类器官的构建与应用——鼻、咽
呼吸系统(Respiratory System)是人体与外界环境进行气体交换的器官系统。鼻、咽喉和气管等通称为呼吸道,鼻腔、口腔、咽、喉为上呼吸道,气管、各级支气管和肺构成下呼吸道。呼吸道的特点是具有软骨支架,粘膜上皮具有纤毛,以保证气流畅通和排出尘埃或异物。呼吸系统各组成部分与功能密切相关,其中任何一部分发生障碍都将对呼吸功能产生影响。类器官作为微型体外器官模型,可以自我更新和高度模拟体内器官的结构和功能特征,是模拟体内环境的强大平台,并为研究呼吸系统疾病提供了全新的视角。
咽
咽是呼吸和吞咽的共同通道,呈长条状管腔,分为鼻咽,口咽和喉咽。咽与全身有密切联系,局部病变可影响全身。新冠病毒引起的咽部病毒感染是呼吸系统研究的热点方向。扁桃体作为咽部病毒感染的第一道防线,韩国Kim等人建立了一种扁桃体上皮细胞衍生的类器官,并探究该类器官作为SARS-CoV-2感染体外模型的可行性[1]。Schmidt等人建立了一种基于人类淋巴组织培养和人类淋巴聚集培养的方法,用于培养人类腺样体(咽扁桃体)离体组织,然后利用流式细胞仪进行细胞表性分析,结果发现,该方法得到的类器官与原始组织中分离得到的细胞一致[2]。
鼻咽
鼻咽癌(nasopharyngeal carcinoma, NPC)是发生于鼻咽部的主要肿瘤类型。全球有超过133,000例鼻咽癌新发病例和80,000例因鼻咽癌死亡病例[3]。鼻咽癌具有种族和地理分布差异[4]。其在美国和西欧罕见[5,6],在中国南部较为常见[6]。对于高风险人群,发病高峰在50-59岁[5,6]。为了快速的消除鼻咽癌的扩散趋势,减缓我国鼻咽癌的发病率,鼻咽类器官的研究被提上了日程。
鼻咽属于上呼吸道的组成部分,是呼吸道病毒的入口和主要感染部位[7]。鼻上皮类器官的构建十分困难,直至2022年Chiu等人成功研发了鼻上皮类器官的培养系统,基于该方法分化出的鼻类器官可以用于揭示病毒入侵的致病机制。为微生物学家提供了一个简单且强大的研究工具[8]。由于依靠入侵性技术获取患者样本存在局限性,Rajan等人研发了一种非入侵技术生成人鼻类器官(HNO),通过从鼻腔冲洗液中分离获得鼻干细胞,经过培养形成鼻类器官,并以此作为活检衍生类器官的替代品[9]。
鼻类器官分化流程[8]
鼻类器官荧光染色[8]
总结
综上所述,鼻,咽两种呼吸系统器官的结构和功能是复杂而精细的。随着新冠肺炎的发展,鼻咽类器官的需求也逐渐增加,在此期间,鼻咽类器官飞速发展,截至目前,鼻咽类器官的获得方式主要依靠人体组织,还没有一个较为成熟的体外分化培养鼻咽类器官的方式方法,对鼻咽类器官的发展存在一定的阻碍。此外,了解这些器官的功能和特性对于理解呼吸系统的整体运作机制以及相关疾病的预防和治疗至关重要。
参考文献
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