我们离“上帝造人”还有多远？

我们离“上帝造人”还有多远？

生物学家Hans Clevers和Toshiro Sato在2009年发现，在特定生长因子组合的培养环境下，LGR5+肠干细胞可以自行组装成具有隐窝和手指状突起的立体微球，这些微球在形态和细胞种类上与小肠上皮完全相同，这可能是人类在实验室里培育出的第一批迷你肠。这项偶然的发现极大地振奋了科学家们，尽管在投稿过程中多次被拒，但最终在《自然》杂志上发表，成为类器官领域的开山之作。

不久以后，女科学家Madeline Lancaster在培育神经玫瑰环时，发现一些神经干细胞变成了珍珠一样的细胞团，悬浮在培养液中。她把这些“细胞珍珠”包裹在matrigel水凝胶里，继续观察研究，由此发明了迷你脑。

类器官是指单个干细胞在特定基质膜水凝胶中，自行组装成的具有立体空腔结构的薄壁细胞球。例如，从病人小肠样品中纯化出的肠干细胞，具有分化成小肠的潜能。在特定微环境的诱导下，肠干细胞可以经过多次细胞分裂，形成含有多个子细胞的微小球体。这样的多细胞球再经过一系列细胞分化，并在三维空间内自行组装，就形成了一个类似小肠器官的薄壁空腔结构。

类器官的成功培育首先需要有高质量、纯净的生物学材料——干细胞，其次离不开合适的微环境，包括富含层粘连蛋白的三维水凝胶和一系列特定的生长因子组合。类器官是精致小巧的，经过2周的精心培育，其直径可达0.5毫米。随着培育时间的延长和养分的持续供应，类器官可以长到肉眼可见的几毫米大小。

除了迷你肠和迷你脑，其他一系列迷你器官也陆陆续续被科学家培育成功，包括迷你心脏、胃、前列腺和肺等等。这些迷你器官是目前人类创造出的非常宝贵的高仿真器官材料，应用前景非常诱人。由于类器官在微观尺度上高度还原了器官壁及其腔囊，可以作为优秀的疾病模型，用于药物筛选和病理研究。

类器官最激动人心、最具挑战性的应用还在于通过移植，实现受损器官的再生和修复。由于目前的器官移植技术是在病人（受者）体内植入另一个体（供者）的器官，很容易引起病人的排异反应。如果未来的医疗技术能够成功移植来自病人本体、私人订制的类器官，对病变组织进行修护，那将是再生医学领域一项造福全人类的重大突破。

类器官小而精妙，是活体器官的微观缩影。然而，作为一项新兴的生物科技，类器官也难免有不成熟之处。

一些科学家担心，类器官目前只是模拟了器官上皮和腔囊，而真实的器官还包含了更加复杂的血管、免疫、肌肉和神经等结构。所以，类器官还要在细胞种类和生理结构上增加复杂度，才能在更大程度上逼近真实器官的形貌和功能。从大规模应用的角度来看，目前的类器官仍然存在很大的异质性：即使同一批干细胞培育出的类器官，在尺寸上也是有大有小、各不相同，单只类器官的发育阶段也难以同步。

这种异质性给类器官在进一步的标准化、产业化应用中带来了不小的挑战。

另外，由于缺少血管的滋养，类器官在目前的培养条件下很难得到长期、充足的营养供给，其尺寸尚难以突破毫米级别，而人类器官的实际大小是在厘米级。所以，从发明类器官，到利用它真正造福人类、实现个性化医疗和器官再生，我们还有很长的一段路要走。

尽管如此，对类器官这个领域还是很有信心的。

和任何新兴技术一样，类器官有其激动人心的一面，也存在尚待完善的空间。未来的类器官还有很多有意思的方向值得尝试和研究。例如，如果科学家能够把迷你肠、迷你心脏、迷你胃等一系列类器官通过体液循环连接起来，就能在实验室组装成“迷你人”。这种包含多个微观器官的人造生命系统可以较完整、逼真地模拟人体器官之间的协同作用和动态代谢，是药物研发和病理研究的宝贵模型。

也许，说不定哪天，实验室真的会出现超小版的你和我呢。