類器官之年

杰弗里·凱爾

“類腸”將使兩種新的藥物測試成為可能

大腦裝在罐子里是科幻小說中令人毛骨悚然的一個想象?？梢灶A(yù)見的是，2016年我們不會看到這樣脫離實(shí)體的人成為現(xiàn)實(shí)。不過，一種能讓科學(xué)家在實(shí)驗(yàn)室的玻璃容器中培育類似大腦、肝、腎、腸以及其他許多人體器官的技術(shù)將蓬勃發(fā)展。

2016年，這些類器官將開始進(jìn)入常規(guī)醫(yī)療使用，被用于測試藥物。通過演示真器官的生長方式，類器官還將揭示胚胎發(fā)育過程中引發(fā)的疾病。最終，有些類器官甚至足以以假亂真，能被移植到人體中，以替換病變或衰竭的人類器官，雖然這在2016年不大可能實(shí)現(xiàn)。荷蘭Hubrecht研究所的漢斯·克拉瓦斯培育的“類腸”將允許兩種新的藥物測試。測試將于2016年正式開始。一種測試是針對囊性纖維癥，這種疾病使得肺和腸都出現(xiàn)問題，最終導(dǎo)致病人死亡。另一種測試是針對腸癌。

類器官源于類似于胚胎中的干細(xì)胞，雖然它們實(shí)際上取自現(xiàn)有器官，或通過用某種生化藥劑處理皮膚細(xì)胞，使其變成干細(xì)胞。這樣產(chǎn)生的類器官，具有細(xì)胞提供者的遺傳特征，其對藥物的反應(yīng)也將與細(xì)胞提供者相應(yīng)的器官相同。

囊性纖維癥是由某個特定基因的缺陷引起。然而，該基因的不同缺陷，適用不同的治療方法，而其中的細(xì)節(jié)尚不太清楚。克拉瓦斯博士計劃招募荷蘭所有愿意的囊性纖維癥患者，提取其腸道細(xì)胞培育出類腸，用以測試一系列藥物。此舉將找出每位病人的最佳治療方案。腸癌是更為復(fù)雜的基因問題，但適用同樣的原則。用類器官方法也可以創(chuàng)造出“類腫瘤”。數(shù)以百計取自單個腫瘤活組織標(biāo)本的類腫瘤能同時培育，并用于測試各種可能有效的藥物，以找出真正有效的藥物。

采用此方法的不止克拉瓦斯博士一人。比如說，澳大利亞墨爾本皇家兒童醫(yī)院的梅麗莎·利特爾，就計劃用該方法來研究多囊腎病的治療。她誘使腎臟干細(xì)胞形成腎臟產(chǎn)生尿液的單元——腎元。腎元再形成幾毫米長的類腎臟。利特爾醫(yī)生懷疑，大約半數(shù)的多囊腎病病例存在基因問題，她希望未來一年開始篩選藥物，找出哪種藥物對哪種病癥最有效。在紐約紀(jì)念斯隆-凱特琳癌癥中心，陳渝（音）正采用類似方法研究前列腺腫瘤。

自己動手培育肝臟

同時，在日本橫濱，武部貴則（Takanori Takebe）及其同事正在研究肝臟類器官。由于肝臟具有千變?nèi)f化的能力，而且能迅速再生，肝臟類器官很可能成為首批被用于人體移植的類器官，雖然在2016年還不可能實(shí)現(xiàn)。然而，未來一年，肝臟類器官將被用于候選藥物的毒性測試。這將是該技術(shù)特別有價值的一項(xiàng)應(yīng)用。肝臟的功能之一就是分解潛在毒性物質(zhì)，而藥物恰恰具有毒性。但藥物的動物試驗(yàn)往往與人體試驗(yàn)的結(jié)果不同。經(jīng)類器官測試被證明毒性過高的藥物，應(yīng)該停止被用于人體臨床試驗(yàn)，后者不僅浪費(fèi)，而且可能存在危險。

最后，2016年類器官將作為工具，幫助研究人員理解真正的器官如何發(fā)育，以及發(fā)育期間可能出現(xiàn)的問題。“大腦裝在罐子里”將流行起來，因?yàn)檠芯吭摷夹g(shù)可能揭開精神分裂癥和自閉癥等病癥的神秘面紗，后者似乎是早期神經(jīng)系統(tǒng)聯(lián)結(jié)在其中發(fā)展時就“印入”了相應(yīng)器官中。

這種方法已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了自閉癥的一條線索。耶魯?shù)母ヂ謇ね呖ɡ镏Z團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，較之非自閉癥患者，在源自自閉癥患者的類大腦中，一組已知在神經(jīng)元形成中非常重要的基因要活躍得多?？隙ㄟ€有其他基因在潛伏著，并可能在2016年為人所知。在此方面努力的不只瓦卡里諾博士。斯坦福大學(xué)的塞爾久·帕斯卡也在進(jìn)行這方面的研究，特別是與精神分裂癥有關(guān)的研究。帕斯卡以及培育出首個類大腦的劍橋大學(xué)瑪?shù)铝铡ぬm卡斯特正在研究更關(guān)乎人類存在的問題：人類類大腦中的神經(jīng)組織是否異于其他物種類大腦中的神經(jīng)組織，這可能揭示現(xiàn)代人為何會如此特別。