编者按 类器官（Organoid）作为新型实验模型，成功保留了其来源组织的形态、细胞功能、生物学行为和基因特征。因其能够进行体外培养、低温保存和复苏再利用而被称为“活组织库”（living biobank）。在新药研发及药物敏感性筛选中，类器官作为实验动物的替代品承担着重要角色，其质量直接影响实验的精准性。因此，规范和制定类器官构建各环节的标准已刻不容缓。类器官构建领域主要有两个方向：成体干细胞（ASC）源性类器官（患者源性类器官，PDO）和诱导性多能干细胞（iPSC）/胚胎干细胞（ESC）源性类器官。

今天，我们分享一项由瑞金医院普外科/上海消化外科研究所于颖彦教授以及生物芯片上海国家工程研究中心郜恒骏教授团队于2024年11月联合发表在《Chinese Medical Journal》（IF=75，Q1）的成果。该研究聚焦于成体干细胞源性类器官，系统阐述了类器官构建的规范性操作流程、相关实验室标准化建设，以及国内外已出台的类器官相关标准或指南文件，并提出了该领域面临的挑战和未来发展方向。文章标题为《Living biobank: standardization of organoid construction and challenges》，发表时间为2024年12月5日，主要作者包括杨蕊馨博士、郜恒骏教授、于颖彦教授等，单位为瑞金医院普外科、上海消化外科研究所、生物芯片上海国家工程研究中心。

研究背景

在生物医药领域，药物研发、疾病诊断与治疗以及致病机制的研究均依赖于实验模型，如细胞系和实验动物。细胞系在长期体外培养中受到基因组变异的影响，难以真实反映原始肿瘤的生物学行为和对药物的反应。因此，虽然使用肿瘤细胞系进行药物筛选在体外可能有效，但在后续临床试验中失败的案例屡见不鲜。而常用的动物模型，例如免疫缺陷小鼠和人源性异种移植瘤模型，在疾病及肿瘤发病机制研究、新型分子靶点鉴定及临床前药物敏感性评价方面存在一定局限，因其与人类的免疫系统及生长环境存在显著差异。

2009年问世的类器官作为创新实验模型，能够在体外培养多种组织细胞，并实现低温保存和再利用，成为生物医药界的热门选择。2022年底，美国FDA通过的法案指出，新药的临床前研究可不再强制进行动物实验，允许采用类器官芯片或人工智能等新技术作为替代，确立了类器官在新药研发中的重要地位。随着类器官在生物医药研究及临床转化中的应用范围不断扩大，标准的制定与实施显得尤为重要。

类器官构建标准化

类器官构建的标准化涵盖组织样本前处理、3D细胞培养、类器官传代、冻存、复苏、表型鉴定、基因谱分析及质量控制等多个环节，确保产出的类器官具有高质量和稳定性。这对于推动类器官技术从实验室研究向临床应用和产业化发展具有重要意义。

在组织收集阶段，需遵循生物伦理要求，专业医生需在30分钟内处理新鲜人类组织样本。样本大小不少于5×5mm，需放入含抗生素的DMEM/F12培育液中。在类器官培养过程中，消化酶和时间需依据组织类型灵活调整，以获得合适的细胞悬液用于后续实验。

分子特性及质量控制

尽管类器官能够保留亲本组织的遗传特征与生物功能，但长期传代、冷冻保存及复苏对其分子特性的影响尚不充分。研究显示，类器官的基因突变漂移率在短期传代中较低，而长期传代则会显著增加。因此，基因组学方法如全基因组测序和RNA测序可作为分析其分子特性的工具。

实验室标准化建设

构建高质量类器官离不开完善的实验室设施。在中国，细胞培养室通常根据实验目的分为三层结构，基础研究细胞培养室需遵循《洁净室设计规范》，环境洁净等级至少满足D+A级，而药物开发细胞培养室的洁净等级则需达到C+A级标准。同时，生产治疗级生物药品的细胞培养室应遵循更高的标准，以确保细胞培养的安全性和有效性。

类器官构建面临的挑战与未来方向

当前，类器官模型的研发及标准化建设仍处于早期阶段，许多组织细胞来源的标准及疾病模型尚未建立；出炉的相关标准多为团体标准，亟需规范化为国家标准。尤其是更为复杂的类器官构建技术，如实体肿瘤与肿瘤微环境细胞共培养系统，也在不断探索中。随着人工智能技术的发展，标准化类器官培养与人工智能的结合，可促进培养过程的自动化，提高质量评估的精准性与效率，未来将为新药研发提供更强有力的支持。

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