類器官培養四大護法（一）：Wnt3a
說起Wnt3a可能很多童鞋都一臉懵逼，不知道是啥。不過對做類器官培養的人來說，Wnt3a可謂大名鼎鼎，耳熟能詳。今天我們就來聊聊它。
啥是類器官？
類器官（Organoids）指利用成體干細胞或多能干細胞進行體外三維（3D）培養而形成的具有一定空間結構的組織類似物，包含其代表器官的一些關鍵特性。盡管類器官并不是真正意義上的人體器官，但能在結構和功能上模擬真實器官，能夠大程度地模擬體內組織結構及功能并能夠長期穩定傳代培養。
在過去十年，干細胞研究領域取得的關鍵進展之一就是類器官體系的發展。此類體外培養系統包括一個自我更新干細胞群，可分化為多個器官特異性的細胞類型，與對應的器官擁有類似的空間組織并能夠重現對應器官的部分功能，從而提供一個高度生理相關系統。含有成體干細胞的組織樣本、單一成體干細胞或者通過多能干細胞的定向誘導分化都能夠產生類器官。由于部分類器官模型系統特征是具有活性干細胞群的存在，類器官能夠極大地實現擴增。例如，在5到6周的時間內，一個單一祖細胞能夠產生高達1x106個肝臟類器官，為研究人員提供了研究各種器官的高度可靠和可擴展的平臺。
迄今為止，三個主要細胞譜系都已經發展出對組織結構進行建模的類器官培養系統。雖然不同的組織需要對應的特定培養方法，但是一般來說，將適當的多能干細胞或者特定組織的祖細胞嵌入Matrigel?或者其他適當的細胞外基質中，培養基則使用含有特定生長因子的細胞培養基模擬維持干細胞群所需的體內信號。在此生長條件下，嵌入的細胞增殖并自我組織成3D類器官結構，并在許多系統中可進行無限期傳代和維持培養。此外，在傳代的過程中，這些培養物顯示出高度的遺傳穩定性；之前的單一肝臟祖細胞經過克隆性擴增所生成的肝類器官，在經過三個月的傳代后，全基因組測序顯示僅出現了一個同源堿基的替換。類器官培養已用于各種組織，其中包括腸道、肝臟、胰腺、腎臟、前列腺、肺、視杯以及大腦。
類器官（圖片來源：網絡）
類器官的發展史
早在 20 世紀 80 年代，“organoid”一詞就已經提出, 1907年，美國貝克羅萊那大學教授威爾遜發現通過機械分離的海綿細胞可以重新聚集并自組織成為新的具有正常功能的海綿有機體，是未來類器官技術發展的源頭。威爾遜的研究證明了成年的有機體在無需外界幫助、無需從特定的解剖學階段開始，也具有完整的信息并可以成功發育成新的有機體。當代類器官的發展成果，主要集中在近十余年。2009年，Hans Clevers實驗室使用單個鼠LGR5+腸干細胞在體外自組織成為具有腸隱窩-絨毛結構的腸類器官，開啟了類器官發展的新篇章。目前，多種臟器類器官已被成功構建，其中包括小腸、胃、結腸、肺、膀胱、大腦、肝臟、胰腺、腎臟、卵巢、食道、心臟等，不僅包括正常器官組織類器官，還有相應腫瘤組織類器官。近幾年涉及類器官研究的文獻數量呈直線上升趨勢，其中不乏多篇CNS等各大期刊文獻。
雖然類器官技術在研究界的廣泛應用依然處于起步階段，但是作為一種工具，類器官技術在研究廣泛的對象方面潛力巨大，包括發育生物學、疾病病理學、細胞生物學、再生機制、精準醫療以及藥物毒性和藥效試驗。對于這些應用以及其他應用，類器官培養實現了對現有2D培養方法和動物模型系統的高信息量的互補。此外，通過類器官繁殖的干細胞群取代受損或者患病的組織，類器官提供自體和同種異體細胞療法的可行性，未來這一技術在再生醫學領域也擁有巨大的潛力。
制備不同的類器官需要使用不同的添加物組合，即使是結構十分相近的組織，制備類器官所需的添加物組合也不盡相同。類器官培養中的“四大護法”指的是在培養過程中起到關鍵作用的四種細胞因子，它們對于類器官的生長、增殖和維持具有至關重要的作用。提到類器官培養中必不可少的細胞因子，就不得不說經典的四因子組合：WENR。類器官培養用經典因子方案為WENR（Wnt3a、EGF、Noggin 和 R-Spondins），這4種因子的增減組合幾乎適用于所有的類器官培養實驗。這些因子的高活性、高批間一致性和無污染也是類器官實驗成功的關鍵。，今天我們重點介紹個：Wnt3a。
經典Wnt信號通路在細胞中的傳導(圖片來源：網絡）
?Wnt3a?：
Wnt3a是Wnt家族中的一員，是一種可溶性的糖蛋白信號分子，屬于分泌信號分子，通過旁分泌的方式發揮生物學效應，調控靶細胞的活動。Wnt3a作為一種重要的細胞因子,通過激活Wnt信號通路來調控細胞的增殖、分化與行為,在組織器官的發育與再生中發揮關鍵作用。它可用于構建并優化類器官結構與功能,提高其在體內成活與發揮效應的能力。Wnt3a 及Wnt家族其他蛋白參與調節細胞發育、增殖、分化、粘附、極性、細胞-細胞通信、生存和自我更新功能。
Wnt3a在類器官培養中的主要應用:
Wnt3a可用于多種類器官培養，包括：小腸、胃、肝臟、胰腺、乳腺、視網膜。
通過激活Wnt信號通路來調控細胞增殖與分化。
在干細胞基礎上構建類器官需要精確控制增殖和分化這兩個過程。Wnt3a可用于干細胞聚集體的形態建模,促使其向預定的分化方向發展，獲得功能型細胞用于構建組織器官結構。
促血管生成。
在類器官培養過程中,血管發生是獲取成熟三維組織結構的關鍵步驟之一。Wnt3a可以促進血管內皮細胞的增殖和網管形成,輔助血管生成。
可用于改善干細胞在三維支架材料上的黏附和生長。
Wnt3a它可以激活細胞層面機制,促進細胞與細胞及細胞與基質的相互作用,實現在三維環境下的有序生長。
可用于提高類器官在體內定植后的生存能力和功能發揮。
Wnt3a具有廣泛的細胞調控作用,可用于調節T細胞亞群的定向分化,改善免疫抑制治療的效果,提高異種器官移植的成功率等。
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