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Nature Protocols详细介绍如何构建子宫颈类器官

时间：2022-07-26 10:22:24 来源：网络整理

如今，科学家们只需一些干细胞和各种生长因子，再加上四到六周的时间，就能够在实验室中构建出一个迷你版但功能齐全的子宫颈复制品。

一篇发表在《Nature protocols》上的文章详细介绍了这个构建过程。德国维尔茨堡大学微生物学系的Cindrilla Chumduri博士负责了这项工作。长期以来，生物学家一直在研究宫颈组织的生理过程，他们想了解在哪些条件下会形成癌症。

“直到最近，科学界还缺乏一个系统，能够很好地反映子宫颈内不同细胞类型的细胞、生理和功能特征，”Chumduri博士说。因此，研究正常生理学、疾病发展和感染过程变得很困难。

随着3D类器官模型的开发，她认为现在有了新的机会来研究子宫颈的生物学、感染以及癌症发展。在类器官模型的帮助下，研究人员现在有机会实现个性化医疗的新应用，比如寻找新药和疾病建模。

子宫颈的多种功能

子宫颈是一个复杂的结构。它最重要的任务之一是让精子能够进入子宫腔，从而使卵子受精。另一方面，它必须保护女性生殖道免受真菌、病毒和细菌等病原体的感染。此外，在怀孕结束时，它必须能够明显扩张，让胎儿能够通过。

在解剖学上，子宫颈连接了子宫腔和阴道。它由宫颈内口和宫颈外口组成。宫颈内口由简单的柱状上皮组成，而宫颈外口则由多层鳞状上皮组成。在这两个区域融合的地方，它们形成一个过渡区，那里特别容易感染，而大多数宫颈癌都起源于此。

以干细胞作为起始材料

为了开发子宫颈的3D类器官，Cindrilla Chumduri及其团队以成体上皮干细胞作为起始材料。这些干细胞是在宫颈内口和宫颈外口活检中获得的。利用生长因子的独特组合以及不同的培养方法，他们能够重现天然的3D组织结构以及原始组织的功能特征，并在长时间内保存它们。

在后续的实验中，研究人员还对干细胞进行了遗传操作。“我们在干细胞中插入了人类乳头瘤病毒HpV的基因，这些基因是导致癌症形成的原因，”Chumduri说。这有望解开一个困扰科学界已久的谜团。

致命的合并感染

尽管众所周知HpV是大多数宫颈癌的驱动因素，但感染这种病毒并不意味着恶性肿瘤。目前的统计数据表明，大约80%的女性在其一生中都会感染HpV。然而，只有1.6%的女性最终患上宫颈癌。

现在人们怀疑，还有其他因素也会增加宫颈癌的风险，包括其他性传播病原体的共同感染，如沙眼衣原体。如今有了人类宫颈外口的类器官模型，研究人员能够更加深入地研究病毒感染对宫颈鳞状上皮的长期影响，以及与其他病原体（如沙眼衣原体）共同感染的影响。

未来的巨大潜力

Chumduri确信：“宫颈内口和宫颈外口的类器官是理想的，几乎是生理上的3D上皮组织，适用于研究和模拟宫颈生物学、宿主与病原体的相互作用及疾病进展。”此外，在研究器官对耐药性病原体的应答时，它们也是理想模型。

“总的来说，子宫颈的类器官模型为进一步研究女性生殖道的生物学机制提供了巨大的潜力，”她说。

原文检索

Gurumurthy, R.K., Koster, S., Kumar, N. et al. patient-derived and mouse endo-ectocervical organoid generation, genetic manipulation and applications to model infection. Nat protoc (2022). https://doi.org/10.1038/s41596-022-00695-6


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