瑞金医院普外科/上海消化外科研究所于颖彦教授发表类器官活库的标准化建设与挑战综述

2024年12月，于颖彦教授在《Chinese Medical Journal》杂志发表题名为“Living biobank: standardization of organoid construction and challenges”——类器官活库的标准化建设与挑战的综述文章。

瑞金医院普外科/上海消化外科研究所于颖彦教授、生物芯片上海国家工程研究中心郜恒骏教授为论文的共同通讯作者；瑞金医院普外科/上海消化外科研究所杨蕊馨博士研究生为论文的第一作者。

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离不开实验模型。比如细胞系与实验动物。前者在体外长期培养中历经基因组变异压力的选择，已难以反映原始肿瘤的生物学行为和对药物治疗反应。故利用肿瘤细胞系开展的药物筛选体外治疗有效，但在后续临床试验中失败的案例屡见不鲜。而实验中常用的动物模型，比如免疫缺陷小鼠动物模型和人源性异种移植瘤模型，在疾病与肿瘤的发病机制研究、新型分子靶点鉴定以及临床前治疗药物敏感性评价中可发挥一定作用，但因缺乏完整的免疫系统，与人类生长体系尚存在相当的差异。

2009年问世的类器官作为新型实验模型，可以实现对多种组织细胞的体外培养、低温保藏和复苏后再利用，作为体外活组织库受到生物医药界青睐。2022年底，美国FDA通过的一项新法案提出，新药的临床前研究可不再强制进行动物实验，可采用类器官芯片或人工智能等新技术作为替代品，奠定了类器官这种新型实验模型在新药研发中的地位。随着类器官在生物医药研究、临床转化研究应用范围扩大，该领域中的技术标准制定与实施问题应运而生。

类器官构建的标准化是指对组织样本前处理、3D细胞培养、类器官传代、类器官冻存、类器官复苏、类器官表型鉴定、类器官基因谱分析以及类器官质量评估等多环节进行规范化操作和管理，确保产出的类器官质量高且性能稳定。

我国标准化体系分成五个层级：国家标准、行业标准、地方标准、团体标准和企业标准。自2022年初首个《人胃肠上皮组织类器官的构建与保藏操作指南》团体标准（T/CMBA 017-2022）发布并实施以来，截止到2024年6月，国内外已经有多部类器官相关的团体标准及临床诊治指南问世，为不同组织细胞源性类器官构建及临床应用提供了指导性文件。

类器官模型研发及标准化建设仍处于早期发展阶段，多种组织细胞来源的标准及疾病模型尚处于空白。已经出台的类器官相关标准主要为团体标准，尚未上升到国家标准层面。国际上也缺乏类器官构建统一的标准。此外，更加仿真的类器官构建技术还在研发阶段，比如实体肿瘤类器官与肿瘤微环境细胞的共培养体系需要不断完善，组织细胞类器官与病原微生物的共培养系统需要探索。除了本文介绍的成体干细胞源性类器官外,iPSC/ESC源的类器官构建也需要进一步加强，从而解决某些罕见单基因遗传性疾病等缺乏研究模型的问题。随着人工智能自动化技术的发展，标准化类器官培养技术与人工智能相结合，可以促进类器官培养的自动化，提高质量评估的精准性与效率。标准化类器官培养技术与临床大数据或基因组大数据相结合，有助于新药研发及药物敏感性精准预测。