在类器官培养实验中，许多研究人员常面临这样的问题：干细胞可能出现过度自我更新，这导致细胞类型单一并限制了其分化能力；另一方面，干细胞也可能过度分化，导致增殖能力不足，从而难以维持类器官的长期培养。更为重要的是，生物体内的器官需要在增殖与分化之间保持平衡。如果无法有效控制类器官的增殖与分化，就无法真实模拟体内器官的功能。那么，如何更好地平衡类器官的增殖与分化呢？

近期，一项发表于《Nature Communications》的研究成果为解决这一难题提供了新思路。研究团队开发了一种新型肠类器官培养系统，该系统能够在单一培养条件下实现干细胞的快速生长和细胞多样性的增加，尽量达到干细胞自我更新与分化之间的平衡。研究团队的思路是：假设增强类器官的分化潜能就是增强干细胞的分化潜能。为了建立一个既具备细胞多样性又具高增殖能力的类器官培养体系，研究者首先通过CRISPR-Cas9技术构建了LGR5-mNeonGreen报告系统，从而筛选出能够显著提高LGR5+干细胞比例的小分子组合，并验证在相关培养条件下的细胞多样性及其与体内器官的相似性。接着，研究团队在筛选出的最佳小分子组合的培养条件下，通过施加抑制剂和其他小分子，调节干细胞的分化和增殖之间的平衡，最终得到了兼具高增殖能力和细胞多样性的人类小肠类器官（hSIO）系统。

基于这一研究思路，科研人员应用了“干性”增强的类器官系统、小分子功能分析及信号通路分子调节等方法，具体分析了哪些小分子和细胞因子的组合能够增强细胞的多样性分化，以及哪些信号分子组合能够促进特定的细胞分化，对关键小分子的作用机制进行了初步探讨。

显然，平衡类器官的增殖与分化并非一项简单的实验，需要从分子层面对类器官培养系统进行深入分析，才能使体外类器官模型尽可能接近体内器官，从而实现理想的研究结果。

研究方法概述

为建立“干性”增强的类器官系统，研究团队利用CRISPR-Cas9技术构建了LGR5-mNeonGreen报告系统，成功标记LGR5+干细胞。通过优化小分子和生长因子的组合，模拟体内干细胞所需的生态环境，发现曲古霉素A（TSA）、2-磷酸-L-抗坏血酸（pVc）和CP673451（CP）的组合显著提高了LGR5阳性细胞的比例。

多样化和可塑性的细胞类型生成

单细胞RNA测序（scRNA-seq）分析表明，在TpC系统下生成的类器官与体内器官在成分和结构上高度相似，并支持在类器官中形成多谱系及具备细胞可塑性的肠道细胞群。

小分子的作用

通过流式细胞术、免疫荧光染色、RT-qPCR和scRNA-seq等手段，研究人员分析了细胞标记物的表达变化，确认了各小分子的作用机制。具体来说，TSA通过靶向HDAC MBD-NuRD复合体增强了LGR5干细胞的维持，而iBET-151则能促进细胞增殖，同时抑制向分泌细胞的分化。

信号调节分子的应用

通过调节Wnt、Notch和BMP等信号通路，可以实现从分泌细胞向增强增殖的肠上皮细胞系的可逆转变，或向特定肠道细胞类型的单向分化。

最后，想要获得更优质的类器官培养方案的研究人员，可以选择合适的培养试剂与基质胶进行研究。当提到生物医疗的创新时，人生就是博-尊龙凯时无疑是一个不可忽视的品牌，它为科研提供了强有力的支持和丰富的资源，助力科学家在类器官研究领域取得更大的突破。