科技日报记者 张梦然
瑞士洛桑联邦理工学院一组团队利用干细胞制造了全新三维类器官——“布多伊德”。这种类器官展现了发育中肢体的多个关键特征，包括对称破缺（塑造肢体的第一步）和早期软骨形成。该研究发表在最新一期《科学进展》杂志上。
在胚胎早期发育阶段，身体器官的构建依赖于不同细胞类型之间化学信号的交换。以肢体发育为例，肢体表面一层被称为“顶端外胚层脊”（AER）的薄层皮肤细胞会发出信号，引导下方细胞群生长并形成骨骼、软骨和结缔组织。然而，AER细胞的存在时间短暂，且同时分泌多种信号分子，这使其难以研究。为克服这一难题，科学家常转向一种在实验室培养的微型器官——类器官，其为研究细胞在组织形成过程中的行为和相互作用提供了可控平台。
以往大多数与肢体相关的类器官模型仅关注中胚层，忽略了AER和其他皮肤细胞（表层外胚层）在肢体形成中的指导作用。此次为制造“布多伊德”，研究团队从小鼠胚胎干细胞中培养出混合细胞群，这些细胞自然形成了类似AER、表层外胚层和中胚层细胞，基本涵盖了发育中肢体的所有主要细胞类型。当这些细胞被聚合时，它们能够自我组织成三维结构。团队随后利用该系统研究AER细胞是如何引导组织形成的。
“布多伊德”提供了一种全新的实用系统，使人们能够探索胚胎发育中难以深入研究的领域，例如细胞如何协调行为、早期结构如何发育以及软骨如何形成。其应用不仅限于基础研究，未来还将涉及先天性疾病建模、测试可能损害肢体发育的化学物质，甚至促进再生医学的应用。
总编辑圈点
“布多伊德”为生物医学研究提供了一种更符合伦理的替代方案。在这一领域，传统上高度依赖动物实验，而全新的基于干细胞的方法能很好地重现胚胎组织的关键特征，许多曾经需要使用大量胚胎的实验，现在都可以在受控的类器官系统中进行。这不但有助于替代和减少在发育研究中的动物使用，还将助力药物毒性筛查并推动再生医学，为软骨等人体组织修复等提供新思路。
