原创 培养皿里长“人体器官”?洛杉矶科学家的突破,正在改写癌症治疗
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2025-10-19 01:22:37
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在洛杉矶西达赛奈医学中心的实验室里,一排排培养皿透着微弱的荧光。

凑近了看,里面不是普通的细胞,而是一个个只有几毫米大、像小芝麻似的“迷你大脑”“迷你心脏”。

这些在培养皿里长出来的“微缩器官”,正悄悄改变着生物医学研究的游戏规则。

就在前不久,这里的科学家靠着它们,找到了对付小儿神经胶质瘤的新办法,很快就要正式进入临床试验,给无数患病孩子的家庭带去希望。

“迷你大脑”里长肿瘤?罕见病研究有了新替身

领导这项小儿脑肿瘤研究的,是约书亚·布劳尼格博士。

他和团队跟这类罕见病较劲了好几年,最大的难题始终没解决:小儿脑肿瘤太少见,想找足够多的患者做临床试验难如登天,更别说测试不同疗法的效果了。

但类器官的出现,把这个死结解开了。

布劳尼格团队的做法透着股“巧劲”:他们先从诱导多能干细胞入手,培养出和真实大脑结构相似的“正常迷你脑”,这些干细胞能分化成各种脑细胞,在特定环境里会自己“组队”形成脑组织。

接着,研究人员把从特定患者肿瘤里找到的基因突变“加”进这些迷你脑里。

过不了多久,带突变的细胞就会在迷你脑里疯狂增殖,最后形成一个活生生的“脑肿瘤模型”。

这可不是简单的细胞堆积。

这个“迷你肿瘤”不仅长得像患者体内的肿瘤,连基因特征、生长规律都高度一致。

靠着这些模型,布劳尼格团队测试了放疗、化疗和多种组合疗法,终于揪出了小儿神经胶质瘤亚型的“命门”,一种独特的代谢脆弱性。

要知道,这个亚型占了年轻患者脑肿瘤的50%,而他们找到的药物能精准攻击这个弱点。

眼下,团队正和洛杉矶儿童医院、儿科神经肿瘤学联盟合作,很快就能启动临床试验验证疗效。

“有了类器官,再也不用愁找不到试验对象了。”

布劳尼格团队的目标很明确,就是让这些迷你器官成为“预测神器”,帮更多孩子留住生命。

这种思路已经在其他癌症领域得到验证,国内医生就曾用患者肿瘤组织培养出类器官,快速筛查出最有效的化疗药,让肠癌肝转移患者的病情稳定下来。

从皮肤细胞到“器官替身”,这技术藏着啥门道

这些能模拟疾病的“迷你器官”,到底是怎么造出来的?说穿了,核心就是一种叫“诱导多能干细胞”(iPSC)的技术,通俗点讲就是让细胞“返老还童”。

科学家先从患者身上取一点普通体细胞,可能是皮肤细胞,也可能是血液细胞,再用特殊方法把它们变回“万能状态”,就像胚胎干细胞一样,能分化成心脏、大脑、肝脏等任何器官的细胞。

这一步就好比把普通积木变回了能拼出任何造型的基础模块。

光有“万能模块”还不够,得给它们搭“舞台”。

研究人员会调配特殊的营养环境,模拟人体内部的生理条件。

这些干细胞在三维空间里生长时,会自己“认亲”组队:该变成神经细胞的就聚在一起形成脑组织,该变成心肌细胞的就排列成类似心脏的结构,最后长成一个功能和结构都贴近真实器官的“微缩版”。

西达赛奈再生医学研究所的执行主任克莱夫·斯文森博士对此很有底气,他们已经在这个领域深耕了十五年。

“你想造哪个器官的类器官,想模拟哪种疾病,只要有患者的细胞就能做到,还能造无数个。”

这对药物试验来说效率太高了,不用等患者招募,不用靠动物实验,在培养皿里就能反复测试,比传统方法快得多。

更关键的是,这些类器官自带“患者属性”。

每个人的基因不同,对药物的反应也千差万别,传统“一刀切”的药物开发模式早就暴露出弊端:很多药物只对10%的患者有效,却因为整体通过率低被淘汰。

而有了患者专属的类器官,就能提前筛选出那10%的适用人群,让药物试验直击靶心。

抗癌药伤心脏?“迷你心脏”提前帮你踩雷

不只是脑肿瘤,“迷你器官”还在帮医生解决抗癌药的“副作用难题”。

阿伦·夏尔马博士是西达赛奈的研究科学家,他的团队一直在跟一种叫阿霉素的抗癌药“较劲”。

阿霉素是很多癌症的“常用药”,疗效不错但风险不小:少数患者用了会出现心力衰竭,可谁也说不清到底哪些人会“中招”。

以前医生只能凭经验用药,运气不好就会让患者遭罪。

现在,夏尔马团队找到了破解方法,用患者自己的细胞造“迷你心脏”(心脏类器官)和细胞球体。

把阿霉素用到这些“迷你心脏”上,就能清晰观察到哪些模型会出现心肌损伤,从而提前判断患者是否适合用这个药。

这就像给药物做了“人体试金石”,既不伤害患者,又能精准避坑。

更让人振奋的是,他们参与验证的“更安全版阿霉素”,已经进入临床试验阶段了。

这种“提前预警”的能力,正是类器官技术的一大优势。

要知道,药物研发向来是“九死一生”,从动物实验到最终获批,成功率只有5%。

很多药物在小鼠身上安全有效,到人体就出问题,根本原因就是物种差异太大。

布劳尼格博士最清楚这一点:“人脑的发育方式,跟老鼠、苍蝇完全不一样。”

而类器官源于人类细胞、模拟人类器官,测试结果自然靠谱得多。

医学研究正在换“赛道”

类器官的崛起,本质上是给生物医学研究换了条“快车道”。

以前依赖动物模型时,不仅要面对物种差异的局限,还得耗费大量时间和成本。

一款新药从动物实验到人类试验,平均要等5年,要获批甚至得10年。

现在有了类器官,情况完全不同。

西达赛奈再生医学研究所已经建了涵盖广泛疾病谱的组织库,还运营着共享资源实验室,给全球研究人员提供技术支持。

斯文森博士说的“能造任意数量的类器官”,可不是吹牛,只要有患者细胞,就能在培养皿里批量“复制”疾病模型,药物测试效率翻了好几倍。

连美国国立卫生研究院(NIH)都盯上了这项技术,最近专门推出“优先考虑基于人类的研究技术”倡议,明摆着要给类器官技术站台。

这背后是整个行业的共识:动物实验的时代正在过去,基于人类生物学的研究才是未来。

毕竟,像阿尔茨海默病、脊髓损伤这些神经系统疾病,太多在动物身上有效的疗法,到人类临床就失灵了,这样的弯路实在走不起。

国内的研究也跟上了节奏,不仅有团队建成了包含正常组织、腺瘤、恶性肿瘤的结直肠肿瘤类器官样本库,还在探索用类器官指导靶向药联合治疗。

从洛杉矶到上海,类器官正在成为全球科学家的“标配工具”。

看起来完美的技术,还差这几步

不过,类器官也不是无所不能的“万能模型”,还有几道坎没过去。

最让科学家头疼的是“标准化”问题,不同实验室配的营养环境、培养方法不一样,造出来的类器官可能长得不一样,功能也有差异。

你做的研究结果,我这儿复现不了,就没法对比参考,这在科研里是大问题。

然后是“成熟度”问题。

现在的类器官大多像“婴儿期”的器官,模拟不了成年器官的复杂功能。

比如“迷你大脑”能模拟脑瘤生长,但没法像真实大脑一样处理复杂信号;“迷你肝脏”能代谢部分药物,却没有完整的解毒功能。

更关键的是,这些迷你器官里没有血管和免疫系统。

真实人体里,器官得靠血管供血,疾病发生也和免疫细胞密切相关。

没有血管,类器官长得太大就会缺氧坏死;没有免疫细胞,就没法模拟肿瘤和免疫系统的“博弈”过程。

好在科学家们已经在想办法了,中科院团队就发明了“时序控制”策略,让类器官自己长出血管,还有实验室用3D生物打印技术给类器官预置血管通道,这些难题正在被逐个攻破。

复旦大学的团队还开发了血管化肿瘤类器官芯片,能实时观察肿瘤细胞如何穿透血管转移,这让类器官的模拟精度又上了一个台阶。

虽然现在打印的膀胱还只能撑半年,血管网一堵就罢工,但这些探索已经让技术离临床越来越近。

结语

即便还有挑战,没人怀疑类器官的未来。

现在,大脑、心脏、肾脏、肝脏、肺、胰腺的类器官都已经造出来了,每个都是研究对应疾病的“专属平台”。

随着技术成熟、成本降低,以后药物开发可能会快好几倍,新药不用先在动物身上试好几年,直接在类器官上筛选,效率翻番。

更让人期待的是精准医疗的落地。

以后患者看病,医生可能先取点皮肤细胞,造个“个人专属类器官”,把各种疗法在上面试一遍,挑最有效、副作用最小的方案再用在患者身上。

再也不用“吃药像碰运气”,也不用承受无效治疗的痛苦。

从依赖小白鼠到“复制”人体器官,类器官技术的兴起,不只是科学的进步,更透着医学的温度,它让研究更懂人,让治疗更精准。

就像西达赛奈的科学家们说的,这不是终点,而是生物医学黄金时代的起点。

或许用不了多久,培养皿里的“迷你器官”,真能成为拯救生命的“大希望”。

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