类器官是一项被麻省理工科技评论列为全球十大突破性技术之一的技术，也是被 science 列为年度十大科学突破的技术，作为一项生命科学的基础研究工具，类器官技术对生物医学产生了颠覆性影响，改进了体外探索生命现象和医学问题的手段和方法，在众多领域都展现出巨大的应用潜力。类器官是一种体外培养的由干细胞分化而来的自组装三维细胞团，类器官具有干细胞对应组织器官的细胞类型和复杂空间形态，能够模拟组织器官的部分功能和生理反应，与来源组织具有极高的相似性。

本期嘉宾

李一伟：华中科技大学教授生物医学工程系系主任

研究方向为功能微组织、类器官的构建，重点研究其中相关生物力学、生物物理问题，并构建服务于该研究的高通量的单细胞力学、组学分析技术。他将机械力学设计在微米尺度上与细胞分子信号转导结合起来，实现了带有生物功能的微组织的构建，以及类器官的可控生长调节。

黄琦：约翰·霍普金斯大学博士

研究方向主要是通过设计和制造可折叠的电子器件来实现对于生物类器官的电生理信号测量。开发“微型脑电帽”，能够将脑类器官进行包裹并检测脑电活动信号，可以更好地探索神经系统疾病以及危险化学物质对大脑产生的影响。Frontiers in Artificial Intelligence 期刊组织智能部分审稿编辑。

主持人

王康：中国医学科学院博士
冰冉：中国科学院微生物研究所硕士

时间轴

02:14 什么是类器官
04:32 类器官的尺寸有多大？
06:50 与传统的细胞培养，类器官有何优势？
16:00 培养类器官的技术
20:01 类器官技术的起源与发展
29:44 微流控技术用于类器官培养
35:40 类脑智能研究
43:21 类器官的应用场景与产业——药物筛选
49:45 类器官用于临床前实验

重点摘要

类器官技术被广泛认为是生命科学领域的一项突破性创新，它能够模拟特定器官的结构和功能，帮助研究者理解生命现象，改善药物筛选。今天 DEEPTALK 播客中，分享了类器官的定义、特征及其在医学研究中的应用价值，强调了该技术对于生物医学领域的潜在影响和革新意义。

● 类脑器官的研究及其科学价值

类脑器官是一种通过干细胞或肿瘤细胞在体外培养形成的具有三维结构、自组织特性的研究模型，其目标在于模仿真实的组织结构和功能，而不仅仅是其大小。这类模型不一定要与真实器官大小相同，关键在于是否能展示出研究对象的结构和功能特征。类脑器官的使用在科研领域有显著优势，相比于传统的细胞培养技术或动物模型，它能提供更接近真实的组织反应，有助于更深入地理解复杂的生物学过程，比如神经元的分化和功能研究。此外，通过类脑器官的研究，科学家能够探索人类大脑的复杂性，为神经科学和疾病治疗提供新的视角和方法。

● 二维细胞培养与三维器官培养的优缺点

二维细胞培养在精准医疗领域因其高通量和能从特定病人中获得培养方法而显得高效，但缺乏对细胞真实力学环境的模拟，导致结果可能不够准确。相比之下，三维器官培养提供了更接近真实的三维环境和细胞分布，能更好地模拟人体结构，但在技术成熟度、尺度以及某些特定细胞类型的缺失方面仍存在挑战。同时，动物实验虽能提供结构和行为测试，但与人体应用间存在较大差异，且流程耗时，通量较低。类器官技术可能在未来逐渐减少对动物实验的依赖。此外，这种技术在药物筛选和个性化医疗方面也展现出巨大潜力。

● 类器官培养技术及其应用前景

探讨了类器官培养过程中技术手段的优化，包括搅拌对剪切力的影响和营养物质的供给优化。此外，还提到了类器官与组织工程、微流控技术结合的可能性，以及如何根据特定需求选择合适的培养材料和优化实验设计。此外，通过力学调控，研究人员尝试恢复细胞的干性，不同于传统的基因调控方式，这种方式更侧重于通过细胞外微环境的改变，让细胞自我适应并恢复状态，从而提供了一种可能的细胞重编程新途径。在实践中，这种方法在改善细胞状态和功能恢复方面显示出了潜在的治疗价值和应用前景。

● 类器官技术在药物筛选和临床前研究的应用

类器官技术为药物筛选提供了新的可能，尤其在肿瘤治疗领域。它能够通过模拟肿瘤微环境，帮助预测特定药物对患者的有效性，从而加速个性化治疗方案的制定。这项技术不仅适用于已知靶点的药物筛选，也能对没有明确靶点的肿瘤进行更精准的药物敏感性测试，为患者提供更为精准的治疗选择。此外，通过缩短药物筛选周期，类器官技术有望加速新药开发，提升患者治疗的效率和效果。

类器官在药物筛选和临床药敏检测方面展现出巨大潜力，能够显著降低药物研发成本并减少对动物实验的依赖。心脏类器官等的应用已取得临床效果，特别是在神经退行性疾病的治疗方面。美国已经通过现代化法案减少临床前动物实验，推动类器官技术发展，已成功应用于药物研发并获得 FDA 批准。欧洲化妆品行业亦趋向采用无动物实验测试。类器官和器官芯片技术被视为未来医药研发的核心方向，有望替代传统动物实验，加速药物开发过程，减少对人类的潜在伤害。

制作团队

主持人：冰冉 DeepTalk
剪辑：嘉鱼
运营：大壮

在培养皿里复制人体器官，类器官技术已成为个性化医疗的预测工具

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