随着干细胞技术和三维细胞培养技术的发展，催生出了类器官，其热度不断升高，从2016年开始崭露头角，到2023年国自然的资助数已经超过80项！![]()
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图源：https://www.citexs.com类器官发展到现在已经不仅仅是简单的建模，还能够为疾病进行分型，例如今天分享的研究就为克罗恩病（Crohn's disease, CD）进行了分子层面的亚型区分。小编同大家来看加州大学团队发表在Cell Reports Medicine杂志上的文章：A living organoid biobank of patients with Crohn's disease reveals molecular subtypes for personalized therapeutics.![]()
图注：文章来源（Cell Reports Medicine）
本文作者创建了一个包含患者源性类器官（国自然热点）的生物库，研究中主要发现了两种分子亚型：免疫缺陷型感染性CD（IDICD）和应激及衰老诱导的纤维化CD（S2FCD）（新的CD分型，是本文的加分项）。IDICD亚型的类器官表现出微生物清除能力受损，而S2FCD亚型的类器官则显示出细胞衰老增加（阐释具体的疾病亚型相关机制）。通过对亚型进行药物筛选，发现药物能够逆转特定亚型的表型，为个性化治疗提供了可能（可行的临床转化潜能）。
1、作者的CD 生物库是怎么建立的
建库的思路大家可以留意一下，万一大老板比较留意类器官，手头的资金有比较充足呢？本文的作者招募了接受结肠镜检查的正常人和CD患者，并收集结肠活检样本。随后从结肠隐窝中分离出干细胞，通过特定的培养条件，使这些干细胞在Matrigel基质胶中形成3D类器官培养物，并将培养的类器官进行长期扩增，并在液氮中冷冻保存，创建一个“活体”生物库，也为后续的研究进行了铺垫。而这个库的创立，收益的绝非这一篇文章，后续定会有其他文章以该库为基础陆续发表。所以说，这个库是“前人栽树，后人乘凉”的工作。![]()
图注：创建成人干细胞衍生的CD活体生物库，以增强个性化治疗
2、作者如何鉴定两种不同的 CD 分子亚型的？
库建立完成后，作者对CD患者和健康人的类器官进行RNA测序，通过聚类分析发现了CD样本可以分为两个不同的亚型，并将这些亚型命名为IDICD和S2FCD。![]()
图注：CD类器官的转录组和基因组分析揭示了两种不同CD分子亚型的存在
3、后续两种不同的 CD 分子亚型的功能是怎么探索的？首先，作者通过测量跨上皮电阻（TEER）和FITC-右旋糖酐的渗漏，评估了类器官的屏障完整性。接着，通过各类染色评估了细胞的衰老、增殖和凋亡，并通过测量氧化DNA/RNA损伤来评估氧化应激。结果发现：- DICD亚型的微生物清除能力受损，与细菌清除途径相关的基因变异富集，对感染的细胞因子反应受损。此类类器官在形态上更接近健康类器官，但显示出更高的细胞凋亡率。
- S2FCD亚型中细胞衰老增加，基因组分析显示与细胞衰老和DNA损伤相关的基因变异富集。其类器官显示出异常的形态，包括结构不规则和缺乏腔室，并表现出更高的氧化应激和DNA损伤。
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图注：CD类器官保留了细胞组成、高氧化应激的证据
4、既然分出了亚型，作者做了什么干预？又得到什么结论？更进一步的，作者想通过药物筛选实验来测试是否可以逆转每个亚型特定的表型。- 针对S2FCD亚型的干预：作者使用了Pacritinib（JAK1/2激酶抑制剂）、Metformin（能够逆转多种衰老标志）、senolytic药物（能够清除衰老细胞）。
- 针对IDICD亚型的干预：利用了PAR5359，（PPARα/γ双重激动剂来改善微生物清除能力），同时还使用健康和IDICD类器官，然后用AIECLF82（一种与CD相关的粘附侵袭性大肠杆菌株）感染。
结果提示，S2FCD亚型的细胞衰老可以通过使用senolytic药物得到逆转，而IDICD亚型的微生物清除能力可以通过PPARα/γ双重激动剂得到改善。![]()
图注：不同亚型CD类器官可作为个性化治疗的平台
本文的技术主线其实可以跟着类器官来走：首先是类器官的培养与扩增（这一点做相关领域的小伙伴们都比较熟悉，这里就不展开说了），随后是类器官的冷冻保存以建立一个“活体”生物库，并可通过RNA-seq分析类器官的基因表达模式。接下来是类器官的评估：通过光学显微镜和电子显微镜观察类器官的形态和结构，通过测量跨上皮电阻（TEER）和FITC-右旋糖酐的渗漏，评估类器官的屏障完整性。接着是老生常谈的增值、凋亡、衰老实验。最后作者还用到了靶向基因分型分析与IBD相关的单核苷酸多态性（SNPs）和类器官的药物筛选。
1、提出疾病新分型，或引领治疗新方向
当前疾病治疗的难点就在于将原本不同的发病类型，统归在一类中，进行诊治。而本文正好切入了临床的痛点，对CD进行了更细致的分子层面上的分类，将其分为IDICD和S2FCD，并在体外重现与疾病相关的特定分子和细胞特征。这一做法可以说是奠基性的工作。
2、个性化治疗潜力大，具有临床应用前景
通过对不同分子亚型的类器官进行药物筛选，作者发现针对S2FCD亚型的药物治疗可以减少细胞衰老，而针对IDICD亚型的药物治疗可以改善微生物清除能力，这表明了该分型在指导临床治疗中的潜在应用价值。
在此，同大家分析另一篇疾病相关类器官的文章，大家可以看看此类文章通常的思路是怎么样的。Distinct discrepancy in breast cancer organoidsrecapitulation among molecular subtypes revealed bysingle-cell transcriptomes analysis.![]()
图源：Pubmed作者从乳腺癌患者的手术样本中培养出了三种不同分子亚型的乳腺癌类器官：分别是激素受体阳性乳腺癌类器官，HER2阳性乳腺癌类器官和三阴性乳腺癌（TNBC）类器官。后续通过了scRNA-seq分析了这些类器官与原始乳腺癌组织之间的分子特性保存情况，发现在HR-positive和HER2-positive乳腺癌中，类器官较好地保留了原始肿瘤的分子特性。在TNBC中，类器官在细胞亚群的保存上表现出显著的变异性，可能受到氧气丰富的培养条件的影响。此外，乳腺癌类器官保留了与原始肿瘤相对应的药物敏感性概况，但在TNBC中，类器官对顺铂的敏感性增加。大家可以看到，本文其实和上一篇文章是有点差距的，其问题在于，上文中发现了新型的CD亚型，而本文是针对临床上已经出现的乳腺癌亚型进行构建。以至于后面的药物敏感性的分析上，大家可以明显感觉到上文所得出的结论更具指导意义。
