類器官技術：疾病模型構(gòu)建與個性化治療

第1章 類器官：來源與應用 1
1.0 引言 2
1.1 類器官的來源 2
1.1.1 培養(yǎng)環(huán)境的物理特性 3
1.1.2 內(nèi)源性與外源性信號 3
1.1.3 細胞來源、初始細胞類型和培養(yǎng)條件 4
1.2 類器官的應用 7
1.2.1 類器官作為發(fā)育、機體穩(wěn)態(tài)和再生的模型 7
1.2.2 類器官在疾病模型中的應用 7
1.2.3 先天性疾病 7
1.2.4 后天性疾病 8
1.2.5 類器官在藥物發(fā)現(xiàn)和個性化醫(yī)療中的應用 9
1.2.6 類器官在再生醫(yī)學中的應用 10
1.3 類器官在應用中的挑戰(zhàn)與限制以及生物工程學應對方法 10
1.3.1 提高類器官成熟度的方法 11
1.3.2 改善類器官結(jié)構(gòu)的方法 11
1.3.3 改進疾病建模的方法 12
1.4 結(jié)語 12
參考文獻 13
第2章 肺類器官：肺再生與修復研究的新方法 20
2.1 肺發(fā)育、穩(wěn)態(tài)和再生 21
2.1.1 人類肺中的不同細胞群體及其在肺發(fā)育中的作用 21
2.1.2 細胞群在肺發(fā)育中的作用 23
2.2 肺模型的挑戰(zhàn) 25
2.2.1 人類肺的復雜性 25
2.2.2 缺乏肺組織 26
2.2.3 動物模型和人類肺之間的差異 26
2.3 肺類器官的來源 26
2.3.1 從原代干細胞產(chǎn)生的肺類器官 26
2.3.2 由人體多能干細胞生成的肺類器官 29
2.3.3 hPSCs來源和原代干細胞來源的肺類器官模型比較 32
2.3.4 小鼠和人類肺的差異 33
2.3.5 細胞組成 33
2.3.6 組織結(jié)構(gòu) 34
2.3.7 分子特征 34
2.4 肺類器官在肺修復和再生中的潛在應用 34
2.4.1 近端氣道修復與再生 35
2.4.2 肺泡修復與再生 37
2.4.3 肺類器官重現(xiàn)肺損傷、修復和纖維化 38
2.4.4 特發(fā)性肺纖維化 38
2.4.5 慢性阻塞性肺疾病 39
2.4.6 肺部感染 40
2.4.7 展望:生物工程肺 40
2.5 肺類器官與個性化治療 41
2.5.1 生物工程肺 41
2.5.2 3D打印促進了精準組織工程發(fā)展 42
2.5.3 肺癌類器官模型 42
參考文獻 43
第3章 肺類器官：呼吸系統(tǒng)疾病模型的創(chuàng)新技術 54
3.0 引言 55
3.1 肺損傷與修復 55
3.2 肺類器官作為動物模型研究肺部疾病的替代方法 57
3.3 肺類器官生成的最新技術 57
3.4 人體多能干細胞來源的肺類器官 58
3.5 成體干細胞來源的肺類器官 59
3.6 類器官在呼吸系統(tǒng)疾病建模和個性化醫(yī)療中的應用 60
3.6.1 傳染病 60
3.6.2 遺傳病 61
3.6.3 癌癥 62
3.7 當前局限性和未來方向 63
參考文獻 64
第4章 腦類器官研究最新進展：機遇與挑戰(zhàn) 69
4.1 腦類器官的起源 70
4.1.1 神經(jīng)的命運 70
4.1.2 源自人體和動物模型的腦類器官 73
4.2 腦類器官的機遇 74
4.2.1 神經(jīng)發(fā)育相關疾病 75
4.2.2 阿爾茨海默病 75
4.2.3 帕金森病 76
4.3 腦類器官的挑戰(zhàn) 76
4.3.1 生物倫理學 76
4.3.2 生物合理性 79
4.4 結(jié)語 80
參考文獻 81
第5章 用腦類器官了解神經(jīng)退行性疾病 86
5.0 引言 87
5.1 腦類器官形成的技術原理 89
5.1.1 因子啟動法 90
5.1.2 自我模式化法 91
5.1.3 融合法 92
5.1.4 共培養(yǎng)法 92
5.2 腦類器官和神經(jīng)退行性疾病 93
5.2.1 阿爾茨海默病 94
5.2.2 帕金森病 94
5.2.3 肌萎縮側(cè)索硬化癥 95
5.2.4 其他應用 95
5.3 用于藥物開發(fā)和個性化醫(yī)療的腦類器官 95
5.4 結(jié)語 96
參考文獻 96
第6章 人類生殖系統(tǒng)中的類器官 103
6.0 引言 104
6.1 生殖類器官的細胞來源 104
6.2 類器官作為女性生殖疾病模型 105
6.2.1 卵巢類器官 105
6.2.2 輸卵管類器官 107
6.2.3 子宮內(nèi)膜類器官 108
6.2.4 宮頸類器官 110
6.2.5 滋養(yǎng)層類器官 110
6.3 類器官作為男性生殖疾病模型 111
6.3.1 睪丸類器官 112
6.3.2 前列腺類器官 113
6.4 生殖類器官在個性化藥物中的應用 114
6.5 結(jié)語 125
參考文獻 125
第7章 軟骨和骨再生間充質(zhì)干細胞球體的制備與應用 130
7.0 引言 130
7.1 間充質(zhì)干細胞球體 131
7.1.1 間充質(zhì)干細胞 131
7.1.2 間充質(zhì)干細胞球體概述 132
7.1.3 骨髓間充質(zhì)干細胞球體的制備方法 134
7.2 間充質(zhì)干細胞球體產(chǎn)生骨和軟骨微組織 137
7.2.1 間充質(zhì)干細胞球體軟骨組織的生成 137
7.2.2 骨髓間充質(zhì)干細胞球體生成骨組織 137
7.3 間充質(zhì)干細胞球體及其衍生軟骨在骨再生中的應用 138
7.4 結(jié)語 139
參考文獻 140
第8章 類器官開發(fā)中的生物材料 146
8.0 引言 147
8.1 細胞外基質(zhì)和類器官 148
8.2 細胞黏附配體 149
8.3 力學性能 149
8.4 基質(zhì)幾何構(gòu)造 151
8.5 基質(zhì)降解和重構(gòu) 151
8.6 應用于類器官發(fā)育的生物材料作基質(zhì) 152
8.7 天然細胞外基質(zhì) 152
8.7.1 去細胞細胞外基質(zhì)和水凝膠 152
8.7.2 其他天然生物材料 153
8.8 合成基質(zhì) 155
8.9 建議和意見 158
8.10 結(jié)語 158
參考文獻 159
第9章 對類器官基因編輯有效提高對人類疾病的認知 171
9.1 用于神經(jīng)球類器官的 CRISPR/Cas9 技術 172
9.2 造血系統(tǒng)中的 CRISPR/Cas9 技術的應用 173
9.3 CRISPR/Cas9 技術用于治療視網(wǎng)膜疾病 175
9.4 CRISPR/Cas9 技術用于心血管疾病 176
9.5 CRISPR/Cas9 在肺癌治療中的應用 177
9.6 CRISPR/Cas9 系統(tǒng)用于杜氏肌肉營養(yǎng)不良癥 178
9.7 類器官中的 CRISPR/Cas9 技術用于未來的個性化治療 179
9.8 結(jié)語 179
參考文獻 180
第10章 類器官的倫理影響問題 185
10.0 引言 186
10.0.1 類器官的發(fā)展史 186
10.0.2 類器官的應用 187
10.1 類器官的倫理問題 187
10.1.1 哲學基礎 188
10.1.2 類器官應用于開發(fā)動物疾病模型的優(yōu)勢 189
10.2 干細胞或祖細胞的來源 191
10.2.1 許可的模式 191
10.2.2 基因修飾和精準醫(yī)學 192
10.2.3 類器官生物庫 193
10.3 結(jié)語及未來發(fā)展方向 194
參考文獻 194
本書縮略詞表 200