新分子工程技術助力複雜類器官誕生

一種新的分子工程技術能夠精準地影響類器官的發育。

由特定摺疊的 DNA 製成的微珠被用於在組織結構內部釋放生長因子及其他信號分子。

這產生了遠比以前複雜的類器官，它們能更好地模擬相應的組織，並且細胞組合也更真實。

來自“定製 3D 物質”卓越集羣的一個跨學科研究團隊開發了此項技術，該團隊成員來自海德堡大學的有機體研究中心、分子生物學中心、該校的生物定量中心以及海德堡的馬克斯·普朗克醫學研究所。

類器官是源自幹細胞的微型、類似器官的組織構造。它們被用於基礎研究，以獲取關於人類發育的新見解或者研究疾病的發展。

“直到現在，都還無法從這類組織結構的內部去控制其生長，” 有機體研究中心（COS）的醫師科學家卡西安·阿夫廷博士說道。

“利用這項新技術，我們如今能夠精準地明確在生長着的組織裡，關鍵的發育信號在何時何地得以釋放，” 海德堡大學分子生物學中心（ZMBH）和海德堡馬克斯·普朗克醫學研究所的生物技術專家兼博士生托比亞斯·沃爾特強調。

由生物學家、醫生、物理學家和材料科學家組成的跨學科研究團隊構建了微觀層面上很小的 DNA 珠子，這些珠子能夠‘裝載’蛋白質或其他分子。這些微珠被注入到類器官當中，一旦暴露在紫外線下就會釋放其‘貨物’。這使得生長因子或其他信號分子能夠在發育組織內部的任何特定時間和位置進行釋放。

研究人員將裝載着 Wnt 信號分子的微珠精確地插入日本青鱂魚的視網膜類器官組織中，以此對該過程進行測試。

他們首次成功誘導了視網膜色素上皮細胞——即視網膜的外層——在神經視網膜組織的附近形成。

由於信號分子的局部釋放，我們得以實現更逼真的細胞類型混合，進而比傳統細胞培養更貼近地模擬魚眼的天然細胞構成，

據科學家所言，DNA 微珠能夠靈活適配，在各類培養組織中運輸衆多不同的信號分子。

“這爲打造具有更高細胞複雜性和組織性的類器官開闢了新的可能性，”約阿希姆·維特布羅特教授博士說道，他與戈普弗裡希教授共同指導了這項研究工作。

“更復雜的類器官模型可以加速對人類發育和疾病的研究，並有可能推動更好的基於類器官的藥物研究，”這位海德堡發育生物學家說道，他的研究小組位於 COS。