类器官（Organoids）是指在体外三维（3D）环境中培养生长的微型细胞簇。这些细胞簇在细胞因子、化学小分子抑制剂/激活剂、培养基及其他添加剂等物质作用下，经过自组织并分化为功能性细胞群，具有类似相应器官的组织结构和遗传学特点。简而言之，类器官不是真正意义上的器官，但它能够最大程度上模拟体内器官的结构和功能，并且能长期稳定传代培养，因此也被称为“微型器官”。

二、分类

类器官的分类可以从不同的角度进行划分，以下是从生物学和医学角度的分类：

1. 基于来源：

   • 胚胎干细胞（ESC）来源的类器官：通过胚胎干细胞在各种细胞生长因子或小分子化合物以及基质胶和细胞培养添加剂的逐步分化方案下形成。
   • 诱导多能干细胞（iPSC）来源的类器官：通过诱导多能干细胞在类似的分化条件下形成。
   • 成体干细胞（ASC）来源的类器官：从胎儿或成人组织中产生成体干细胞，再通过3D培养方案形成。
   • 肿瘤组织来源的类器官：通过将肿瘤来源的组织细胞或者分离出的肿瘤干细胞等进行3D培养，衍生出肿瘤类器官（Tumoroids）。

2. 基于模拟的人体器官：

   • 神经系统类器官：如脑类器官等，模拟人体神经系统的结构和功能。
   • 消化系统类器官：如肠道类器官、胃类器官等，模拟人体消化系统的结构和功能。
   • 呼吸系统类器官：如肺类器官等，模拟人体呼吸系统的结构和功能。
   • 其他系统类器官：如肾脏类器官、肝脏类器官等，分别模拟人体泌尿系统、代谢系统的结构和功能。

值得注意的是，在生物学和医学研究中，类器官的分类可能随着研究的深入和技术的更新而发生变化。

三、构建原理

类器官的构建原理主要基于干细胞和发育生物学原理，模拟自然发育过程而分化形成特定谱系的微小器官。其构建过程类似于调制一杯“鸡尾酒”，需要精确控制各种成分的比例和条件。具体来说，类器官的构建原理包括以下几个方面：

1. 干细胞的选择与分化：选择具有自我更新和分化潜能的干细胞作为起始材料，如胚胎干细胞、诱导多能干细胞或成体干细胞。通过特定的分化方案，如添加细胞因子、化学小分子抑制剂/激活剂等，引导干细胞向特定谱系分化。

2. 3D培养环境的建立：为了模拟体内器官的三维结构，需要建立3D培养环境。这可以通过使用支架或无支架技术来实现。支架技术使用类似于天然细胞外基质（ECM）的生物凝胶或合成水凝胶作为支撑结构；无支架技术则是利用细胞在重力和表面张力作用下悬挂在平板上的特定培养基液滴中培养。

3. 细胞间的相互作用与自组织：在3D培养环境中，细胞间通过相互作用和自组织形成类似器官的结构。这种相互作用包括细胞间的信号传递、粘附与连接等，它们共同决定了类器官的形态和功能。

4. 长期培养与功能评估：类器官构建完成后，需要进行长期培养以维持其稳定性和功能。同时，还需要对类器官的功能进行评估，如通过检测其分泌的蛋白质、代谢物或响应外部刺激的能力等。

综上所述，类器官作为一种新型的体外模型系统，在生物学和医学研究中具有广泛的应用前景。通过深入研究和不断优化构建原理和技术方法，我们可以进一步拓展类器官的应用范围并提高其模拟体内器官的准确性和可靠性。