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类器官在呼吸病、肿瘤，干细胞再生医学、肝脏的研究介绍
188 人阅读发布时间：2021-03-01 17:36
类器官在呼吸病、肿瘤，干细胞再生医学、肝脏的研究介绍
呼吸病：
类器官可以说是神奇的“多面手”，它能够让我们更好地理解肺部、气道等呼吸系统发育，帮助我们深入观察人体的变化、检验药物的功能以及肺部、气道等呼吸系统疾病治疗方法的验证。类器官不仅是研究组织及器官发生、发展的有效工具，还能用于肺部、气道等呼吸系统药物疗效和药物毒理学性质的检测，更重要的是可以利用患者来源的干细胞深入研究肺部、气道等呼吸系统疾病的发生机制、进行细胞及基因治疗。
类器官培养使研究人体发育提供了不受伦理限制的平台，为药物筛选提供了新的平台，也是对现有2D培养方法和动物模型系统的高信息量的互补 。此外，类器官为获取更接近自然人体发育细胞用于细胞治疗成为可能。通过类器官繁殖的干细胞群取代受损或者患病的组织，类器官提供自体和同种异体细胞疗法的可行性，未来这一技术在再生医学领域也拥有巨大的潜力 。
呼吸，这个稀疏平常的动作，在大多数人看来是理所当然的，但对于患有呼吸系统疾病的人来说，那可是无时不在的痛。几十年来，科学家一直在想方设法重现肺组织的复杂性，以便更好地了解肺部疾病。
新的肺部类器官、气道类器官这种微小的3D结构来源于人多能干细胞，可以模拟肺部、气道等呼吸系统的功能。研究人员利用类器官在体外生成人类肺部、气道疾病模型，有望提升我们对呼吸系统疾病的了解。
类器官（organoids）是含有多种细胞类型的3D结构，在外观和功能上都与完整尺寸的器官相似。研究人员通过在培养皿中培育器官，希望能开发出人类疾病的更好模型，并寻找新的方式来检测药物，让损伤组织再生。利用人多能干细胞生成了肺部的类器官，这是第一个包含分支气道和肺泡结构的培养物，与人类肺组织相似。表达分析和结构特征表明，分支结构达到了人类妊娠的中期。研究人员用呼吸道合胞病毒（RSV）感染类器官，导致小气道阻塞和细支气管炎，这与肺部观察到的现象一致。呼吸道合胞病毒是婴儿下呼吸道感染的主要原因，目前还没有疫苗，也没有有效的抗病毒疗法。其他的实验表明，在携带与肺纤维化相关的基因突变时，类器官的反应也与人类肺组织相似。研究人员引入了HPS1的突变，这个突变引起了早发形式的肺纤维化。他们发现细胞外基质和间充质细胞的积累，表明类器官有望在体外重现纤维化肺部疾病。“类器官有望重现肺部发育，并为肺部疾病提供一个有用的模型，”作者指出。特发性肺纤维化是一种严重的肺部疾病，目前还没有有效的治疗手段，只能进行肺部移植。它的起因是正常的肺泡组织损伤后经过异常修复而导致结构异常（疤痕形成）。通常，诊断后的平均生存期仅为2.8年。
通过人多能干细胞或基因组编辑的胚胎干细胞产生的类器官，也许是深入了解这些疾病的发病机理的最好方法。
Nature：使用肺和结肠类器官鉴定SARS-CoV-2抑制剂
摘要：迫切需要使用与人类疾病相关的细胞来创建新颖的模型，以研究严重的急性呼吸综合征冠状病毒2（SARS-CoV-2）生物学并促进药物筛选。由于SARS-CoV-2主要感染呼吸道，因此研究者开发了使用人类多能干细胞（hPSC-LOs）的肺类器官模型。hPSC-LOs，特别是Ⅱ型肺泡细胞，被允许SARS-CoV-2感染，并在SARS-CoV-2感染后表现出强烈的趋化因子诱导作用，类似于在COVID-19患者中所见。这些患者中将近25％的人也有胃肠道表现，这与COVID-19结果恶化有关。因此，研究者构建了互补的hPSC衍生的结肠类器官（hPSC-COs），以探索结肠细胞对SARS-CoV-2感染的反应。发现多种结肠细胞类型，尤其是肠上皮细胞，表达ACE2，并允许SARS-CoV-2感染。使用hPSC-LOs，研究者对FDA批准的药物进行了高通量筛选，并确定了SARS-CoV-2的进入抑制剂，包括伊马替尼，麦考酚酸和奎纳克林二盐酸盐。这些药物在生理上相关的水平上的治疗显着抑制了hPSC-LOs和hPSC-COs的SARS-CoV-2感染。总之，这些数据表明，SARS-CoV-2感染的hPSC-LOs和hPSC-COs可以作为疾病模型来研究SARS-CoV-2感染，并为筛选药物以鉴定候选COVID-19治疗剂提供了宝贵的资源。
Nature：人类远端肺类器官中的祖细胞鉴定和SARS-CoV-2感染
摘要：远端肺包含促进气体交换的末端细支气管和肺泡。三维体外人远端肺培养系统将极大地促进病理研究，包括间质性肺疾病，癌症和SARS-CoV-2相关的COVID-19肺炎。研究者生成了远距离祖细胞的长期无饲养者化学定义培养物，作为源自单个成年人类肺泡上皮II型（AT2）或KRT5 +基底细胞的类器官。AT2类器官表现出AT1转分化潜能，而基底细胞类器官发展出由分化的俱乐部和纤毛细胞排列的内腔。对基底类器官KRT5 +细胞的单细胞分析显示出一个独特的ITGA6 + ITGB4 +有丝分裂种群，其增殖进一步分离为TNFRSF12Ahi亚组分，占KRT5 +基础细胞的10％，位于末端细支气管内的簇中，并表现出丰富的克隆形成类器官生长活性。创建远端肺类器官，其顶端朝外，以在暴露的外表面上显示ACE2，促进SARS-CoV-2感染AT2和基础培养，并将俱乐部细胞鉴定为新的靶标群体。人远端肺的这种长期无饲养线类器官培养物，再加上单细胞分析，可识别出未怀疑的基底细胞功能异质性，并为人远端肺部感染（包括与COVID-19相关的肺炎）建立了简便的体外类器官模型。
Cell：使用临床级可溶性人类ACE2抑制工程人体组织中的SARS-CoV-2感染
摘要：先前已经提供了第一个遗传证据，即血管紧张素转化酶2（ACE2）是严重急性呼吸综合征冠状病毒（SARS-CoV）的关键受体，而ACE2保护肺免受伤害，为严重的肺衰竭和因SARS-CoV感染而死亡。ACE2现在也已被确定为SARS-CoV-2感染的关键受体，并且有人提出抑制这种相互作用可用于治疗COVID-19患者。但是，尚不清楚人类重组可溶性ACE2（hrsACE2）是否会阻止SARS-CoV-2的生长。在这里，研究者表明临床级别hrsACE2将Vero细胞的SARS-CoV-2回收率降低了1,000-5,000倍。等效的鼠标rsACE2没有作用。结果还显示，SARS-CoV-2可以直接感染可被hrsACE2抑制的工程化人类血管类器官和人类肾脏类器官。这些数据表明，hrsACE2可以显着阻断SARS-CoV-2感染的早期阶段。
Cell:使用CRISPR-Cas13a和手机显微镜对SARS-CoV-2进行无扩增检测
摘要：2019年12月爆发的新型呼吸道病毒SARS-CoV-2已成为全球性的大流行病，部分原因是要确定该病毒的症状，无症状和症状前携带者。CRISPR诊断程序可以快速，便携和准确地进行，因此可以增强基于金标准的基于PCR的测试。在这里，研究者报告了一种无需扩增的CRISPR-Cas13a检测技术的发展，该检测技术可直接从鼻拭子RNA中直接检测SARS-CoV-2，可通过手机显微镜对其进行读取。该测定法在30分钟的测量时间内即可达到约100拷贝/μL的灵敏度，并能在5分钟内准确地检测出一组阳性临床样品中的预提取RNA。研究者结合靶向SARS-CoV-2 RNA的crRNA来提高敏感性和特异性，并使用酶动力学直接定量病毒载量。与基于手机的阅读器设备集成后，该检测方法有可能实现SARS-CoV-2的快速，低成本，即时检查。（人类气道类器官被用于RNA提取对照）。
肿瘤：
类器官可以说是神奇的“多面手”，它能够让我们更好地理解肿瘤发育，帮助我们深入观察人体肿瘤的变化、检验肿瘤药物的功能以及肿瘤治疗方法的验证。类器官不仅是研究组织及器官发生、发展的有效工具，还能用于肿瘤药物疗效和肿瘤药物毒理学性质的检测，更重要的是可以利用患者来源的干细胞深入研究疾病的发生机制、进行肿瘤发生机理及肿瘤的基因治疗、药物筛选以及药物毒性和药效试验。
类器官培养使研究人体发育提供了不受伦理限制的平台，为药物筛选提供了新的平台，也是对现有2D培养方法和动物模型系统的高信息量的互补 。此外，类器官为获取更接近自然人体发育细胞用于细胞治疗成为可能。通过类器官繁殖的干细胞群取代受损或者患病的组织，类器官提供自体和同种异体细胞疗法的可行性，未来这一技术在再生医学领域也拥有巨大的潜力 。
PDO（Patient Derived Organoid）对于肿瘤候选药物有较高的预测能力，且适用于高通量培养，因此可以用来建库，作为有效的肿瘤药物筛选平台；
由于类器官的生长时间较短（数周），可以用作临床试验或肿瘤患者用药指导的工具，具有开发成肿瘤精准诊断平台的潜力；
由于类器官是由单一干细胞分化而来的，作为分化前体的干细胞可以经过各种基因编辑或转基因技术的改造，用于研究肿瘤的发病机理。
可以从患者来源的健康和肿瘤组织样品中建立类器官。与此同时类器官培养物可用于药物筛选，这可将肿瘤的遗传背景与药物反应相关联。来自同一患者健康组织的类器官的建立提供了通过筛选选择性杀死肿瘤细胞而又不损害健康细胞的化合物来开发毒性较小的药物的机会。自我更新的肝细胞类器官培养物可用于测试潜在新药的肝毒性（临床试验中药物失败的原因之一）。
类器官的培养和建立，可用于研究肿瘤生成过程中的突变过程，比如说，通过从同一肿瘤的不同区域培养无性繁殖的类细胞器，可以用来研究肿瘤内部的异质性。
来自不同健康器官的类器官的生长，然后对培养物进行全基因组测序，可以分析器官特异性突变谱。通过生长来自同一肿瘤不同区域的类器官，可以用于研究肿瘤内异质性。区域特异性突变谱可以通过类器官的全基因组测序来揭示。使用与上述相似的方法，可以利用类器官来研究特定化合物对健康细胞和肿瘤细胞突变谱的影响。
干细胞再生医学：
类器官可以说是神奇的“多面手”，它能够让我们更好地理解生物发育，帮助我们深入观察人体的变化、检验药物的功能以及干细胞再生医学和疾病治疗方法的验证。类器官不仅是研究组织及器官发生、发展的有效工具，还能用于药物疗效和药物毒理学性质的检测，更重要的是可以利用患者来源的干细胞深入研究疾病的发生机制、进行干细胞再生医学研究。
作为一种工具，类器官技术在研究广泛的对象方面潜力巨大，包括发育生物学、疾病病理学、细胞生物学、再生机制、精准医疗以及干细胞再生医学。
类器官培养使研究人体发育提供了不受伦理限制的平台，为药物筛选提供了新的平台，也是对现有2D培养方法和动物模型系统的高信息量的互补 。此外，类器官为获取更接近自然人体发育细胞用于细胞治疗成为可能。通过类器官繁殖的干细胞群取代受损或者患病的组织，类器官提供自体和同种异体细胞疗法的可行性，未来这一技术在再生医学领域也拥有巨大的潜力 。
PDO（Patient Derived Organoid）对于候选药物有较高的预测能力，且适用于高通量培养，因此可以用来建库，作为有效的干细胞再生医学的药物筛选平台；
由于类器官的生长时间较短（数周），可以用作临床试验或患者用药指导的工具，具有开发成干细胞再生医学精准诊断平台的潜力；
根据目前的研究进展，建立了活体类器官“生物银行”。其中，干细胞来源的各个类器官在表型和基因上建立的类器官生物库使生理学相关的药物筛选成为可能。活体类器官生物库可用于确定类器官是否对个体患者的药物反应，具有预测价值，成为干细胞再生医学的重要方向之一。
肝脏：
类器官可以说是神奇的“多面手”，它能够让我们更好地理解生物发育，帮助我们深入观察人体的变化、检验肝脏疾病药物的功能以及肝脏再生医学和肝脏疾病治疗方法的验证。类器官不仅是研究肝脏组织及器官发生、发展的有效工具，还能用于肝脏药物疗效和肝脏药物毒理学性质的检测，更重要的是可以利用患者来源的肝脏干细胞深入研究肝脏疾病的发生机制、进行细胞及基因治疗。
类器官培养使研究人体发育提供了不受伦理限制的平台，为药物筛选提供了新的平台，也是对现有2D培养方法和动物模型系统的高信息量的互补 。此外，类器官为获取更接近自然人体发育细胞用于细胞治疗成为可能。通过肝脏类器官繁殖的干细胞群取代受损或者患病的肝脏组织，类器官提供自体和同种异体细胞疗法的可行性，未来这一技术在肝脏再生医学领域也拥有巨大的潜力 。
PDO（Patient Derived Organoid）对于候选药物有较高的预测能力，且适用于高通量培养，因此可以用来建库，作为有效的肝脏药物筛选平台；
由于类器官的生长时间较短（数周），可以用作临床试验或肝脏患者用药指导的工具，具有开发成精准诊断平台的潜力；由于类器官是由单一干细胞分化而来的，作为分化前体的干细胞可以经过各种基因编辑或转基因技术的改造，用于研究肝脏肿瘤的发病机理。
已有报道通过肝脏类器官研究的成果，包括移植到丙氧鸟苷诱导肝脏衰亡的TKNOG 小鼠体内出现了人类特有的药物代谢过程；原发性肝胆疾病研究及药物筛选的有益工具；偶联胰岛和肝球体 （模拟体内2型糖尿病模型）,研究 胰岛和肝球体的相互作用可以通过胰岛素介导的葡萄糖利用率和葡萄糖水平依赖的胰岛素分泌来反应、
拜尔斯道夫公司是德国汉堡市的一家护肤品生产企业，成立于1882年，通过皮肤-肝脏共培养来评估不同的给药途径，获知单次局部给药和单次全身给药的代谢动力学完全不同，以及重复局部给药和重复全身给药的代谢动力学非常相似等结论。通过肝脏类器官研究药物给药途径对代谢的影响，验证给药频率对代谢的影响，论证给药途径和频率对肝类器官的影响。
肝类器官芯片技术指标：肝脏细胞分泌的白蛋白分泌（大于90%），尿素（大于90%）合成和药物代谢的功能达到或接近成体组织水平，细胞存活率在90%以上。肝-肾复合类器官芯片技术指标：肝脏细胞的白蛋白分泌，尿素合成和药物代谢功能达到或接近成体组织水平，组织细胞存活率在90%以上。肾单元实现葡萄糖、尿素等小分子自由过滤，实现白蛋白和免疫球蛋白95%以上的截流，大分子蛋白滤过小于5%，组织细胞存活率在90%以上。通过跟踪尿素分布实现尿素的肝分泌，肾排泄过程的体外模拟，验证肝肾功能偶联作用。
肝-胰合类器官芯片技术指标：肝脏细胞分泌的白蛋白分泌（大于90%），尿素（大于90%）合成和药物代谢的功能达到或接近成体组织水平，细胞存活率在90%以上。胰岛细胞具有糖刺激胰岛素分泌功能，20-30mM糖刺激胰岛素分泌量大于15mg/105个细胞，组织内细胞活力在90%以上。通过动态培养分析糖水平变化，体外模拟糖稳态调节过程，指定时间的糖水平小于11.1mM，验证肝、胰岛的相互作用。
肝-胰复合类器官芯片糖异常病理模拟及功能验证：面向疾病研究和药物评价的需求，以链脲霉素（STZ）诱导胰岛b细胞损伤构建胰岛素缺乏引起的糖平衡调节的病理状态，然后应用降糖药物（二甲双胍等）在芯片系统进行模拟治疗和药物评价。通过监测复合芯片中胰岛组织的糖响应功能以及肝类器官糖利用情况，研究药物在人体器官系统中的降糖效应，观察肝组织对药物的代谢效应以及药物代谢导致的药效改变规律。上述研究将通过模拟体内糖代谢过程中重要实质性脏器协调作用，为临床治疗提供新的策略思路。
肝-肾复合类器官芯片药物代谢模拟及功能验证：对降糖药物的肝、肾毒性进行评估，同时考察药物代谢影响肝，肾毒性的规律及机理。包括对肝细胞活性，白蛋白分泌，尿素合成进行监测，对肝细胞代谢酶CYP3A4，CYP2C9，CYP1A2相关蛋白的表达进行检测，肾组织的屏障完整性，滤过功能，跨膜电阻等的检测。利用液质联用对药物的动态变化进行分析，解析药物的代谢成分，观察肝对药物的代谢效应以及药物代谢导致的药物肾毒性作用及机制。
同时筛选10种以上候选药物，利用肝-胰，肝-肾复合器官芯片进行药物代谢，药效，毒性评价，为干细胞来源的复合类器官的药物评价提供可靠的理论和数据支持。
类器官可以说是神奇的“多面手”，它能够让我们更好地理解肺部、气道等呼吸系统发育，帮助我们深入观察人体的变化、检验药物的功能以及肺部、气道等呼吸系统疾病治疗方法的验证。类器官不仅是研究组织及器官发生、发展的有效工具，还能用于肺部、气道等呼吸系统药物疗效和药物毒理学性质的检测，更重要的是可以利用患者来源的干细胞深入研究肺部、气道等呼吸系统疾病的发生机制、进行细胞及基因治疗。
类器官培养使研究人体发育提供了不受伦理限制的平台，为药物筛选提供了新的平台，也是对现有2D培养方法和动物模型系统的高信息量的互补 。此外，类器官为获取更接近自然人体发育细胞用于细胞治疗成为可能。通过类器官繁殖的干细胞群取代受损或者患病的组织，类器官提供自体和同种异体细胞疗法的可行性，未来这一技术在再生医学领域也拥有巨大的潜力 。
呼吸，这个稀疏平常的动作，在大多数人看来是理所当然的，但对于患有呼吸系统疾病的人来说，那可是无时不在的痛。几十年来，科学家一直在想方设法重现肺组织的复杂性，以便更好地了解肺部疾病。
新的肺部类器官、气道类器官这种微小的3D结构来源于人多能干细胞，可以模拟肺部、气道等呼吸系统的功能。研究人员利用类器官在体外生成人类肺部、气道疾病模型，有望提升我们对呼吸系统疾病的了解。
类器官（organoids）是含有多种细胞类型的3D结构，在外观和功能上都与完整尺寸的器官相似。研究人员通过在培养皿中培育器官，希望能开发出人类疾病的更好模型，并寻找新的方式来检测药物，让损伤组织再生。利用人多能干细胞生成了肺部的类器官，这是第一个包含分支气道和肺泡结构的培养物，与人类肺组织相似。表达分析和结构特征表明，分支结构达到了人类妊娠的中期。研究人员用呼吸道合胞病毒（RSV）感染类器官，导致小气道阻塞和细支气管炎，这与肺部观察到的现象一致。呼吸道合胞病毒是婴儿下呼吸道感染的主要原因，目前还没有疫苗，也没有有效的抗病毒疗法。其他的实验表明，在携带与肺纤维化相关的基因突变时，类器官的反应也与人类肺组织相似。研究人员引入了HPS1的突变，这个突变引起了早发形式的肺纤维化。他们发现细胞外基质和间充质细胞的积累，表明类器官有望在体外重现纤维化肺部疾病。“类器官有望重现肺部发育，并为肺部疾病提供一个有用的模型，”作者指出。特发性肺纤维化是一种严重的肺部疾病，目前还没有有效的治疗手段，只能进行肺部移植。它的起因是正常的肺泡组织损伤后经过异常修复而导致结构异常（疤痕形成）。通常，诊断后的平均生存期仅为2.8年。
通过人多能干细胞或基因组编辑的胚胎干细胞产生的类器官，也许是深入了解这些疾病的发病机理的最好方法。
Nature：使用肺和结肠类器官鉴定SARS-CoV-2抑制剂
摘要：迫切需要使用与人类疾病相关的细胞来创建新颖的模型，以研究严重的急性呼吸综合征冠状病毒2（SARS-CoV-2）生物学并促进药物筛选。由于SARS-CoV-2主要感染呼吸道，因此研究者开发了使用人类多能干细胞（hPSC-LOs）的肺类器官模型。hPSC-LOs，特别是Ⅱ型肺泡细胞，被允许SARS-CoV-2感染，并在SARS-CoV-2感染后表现出强烈的趋化因子诱导作用，类似于在COVID-19患者中所见。这些患者中将近25％的人也有胃肠道表现，这与COVID-19结果恶化有关。因此，研究者构建了互补的hPSC衍生的结肠类器官（hPSC-COs），以探索结肠细胞对SARS-CoV-2感染的反应。发现多种结肠细胞类型，尤其是肠上皮细胞，表达ACE2，并允许SARS-CoV-2感染。使用hPSC-LOs，研究者对FDA批准的药物进行了高通量筛选，并确定了SARS-CoV-2的进入抑制剂，包括伊马替尼，麦考酚酸和奎纳克林二盐酸盐。这些药物在生理上相关的水平上的治疗显着抑制了hPSC-LOs和hPSC-COs的SARS-CoV-2感染。总之，这些数据表明，SARS-CoV-2感染的hPSC-LOs和hPSC-COs可以作为疾病模型来研究SARS-CoV-2感染，并为筛选药物以鉴定候选COVID-19治疗剂提供了宝贵的资源。
Nature：人类远端肺类器官中的祖细胞鉴定和SARS-CoV-2感染
摘要：远端肺包含促进气体交换的末端细支气管和肺泡。三维体外人远端肺培养系统将极大地促进病理研究，包括间质性肺疾病，癌症和SARS-CoV-2相关的COVID-19肺炎。研究者生成了远距离祖细胞的长期无饲养者化学定义培养物，作为源自单个成年人类肺泡上皮II型（AT2）或KRT5 +基底细胞的类器官。AT2类器官表现出AT1转分化潜能，而基底细胞类器官发展出由分化的俱乐部和纤毛细胞排列的内腔。对基底类器官KRT5 +细胞的单细胞分析显示出一个独特的ITGA6 + ITGB4 +有丝分裂种群，其增殖进一步分离为TNFRSF12Ahi亚组分，占KRT5 +基础细胞的10％，位于末端细支气管内的簇中，并表现出丰富的克隆形成类器官生长活性。创建远端肺类器官，其顶端朝外，以在暴露的外表面上显示ACE2，促进SARS-CoV-2感染AT2和基础培养，并将俱乐部细胞鉴定为新的靶标群体。人远端肺的这种长期无饲养线类器官培养物，再加上单细胞分析，可识别出未怀疑的基底细胞功能异质性，并为人远端肺部感染（包括与COVID-19相关的肺炎）建立了简便的体外类器官模型。
Cell：使用临床级可溶性人类ACE2抑制工程人体组织中的SARS-CoV-2感染
摘要：先前已经提供了第一个遗传证据，即血管紧张素转化酶2（ACE2）是严重急性呼吸综合征冠状病毒（SARS-CoV）的关键受体，而ACE2保护肺免受伤害，为严重的肺衰竭和因SARS-CoV感染而死亡。ACE2现在也已被确定为SARS-CoV-2感染的关键受体，并且有人提出抑制这种相互作用可用于治疗COVID-19患者。但是，尚不清楚人类重组可溶性ACE2（hrsACE2）是否会阻止SARS-CoV-2的生长。在这里，研究者表明临床级别hrsACE2将Vero细胞的SARS-CoV-2回收率降低了1,000-5,000倍。等效的鼠标rsACE2没有作用。结果还显示，SARS-CoV-2可以直接感染可被hrsACE2抑制的工程化人类血管类器官和人类肾脏类器官。这些数据表明，hrsACE2可以显着阻断SARS-CoV-2感染的早期阶段。
Cell:使用CRISPR-Cas13a和手机显微镜对SARS-CoV-2进行无扩增检测
摘要：2019年12月爆发的新型呼吸道病毒SARS-CoV-2已成为全球性的大流行病，部分原因是要确定该病毒的症状，无症状和症状前携带者。CRISPR诊断程序可以快速，便携和准确地进行，因此可以增强基于金标准的基于PCR的测试。在这里，研究者报告了一种无需扩增的CRISPR-Cas13a检测技术的发展，该检测技术可直接从鼻拭子RNA中直接检测SARS-CoV-2，可通过手机显微镜对其进行读取。该测定法在30分钟的测量时间内即可达到约100拷贝/μL的灵敏度，并能在5分钟内准确地检测出一组阳性临床样品中的预提取RNA。研究者结合靶向SARS-CoV-2 RNA的crRNA来提高敏感性和特异性，并使用酶动力学直接定量病毒载量。与基于手机的阅读器设备集成后，该检测方法有可能实现SARS-CoV-2的快速，低成本，即时检查。（人类气道类器官被用于RNA提取对照）。
肿瘤：
类器官可以说是神奇的“多面手”，它能够让我们更好地理解肿瘤发育，帮助我们深入观察人体肿瘤的变化、检验肿瘤药物的功能以及肿瘤治疗方法的验证。类器官不仅是研究组织及器官发生、发展的有效工具，还能用于肿瘤药物疗效和肿瘤药物毒理学性质的检测，更重要的是可以利用患者来源的干细胞深入研究疾病的发生机制、进行肿瘤发生机理及肿瘤的基因治疗、药物筛选以及药物毒性和药效试验。
类器官培养使研究人体发育提供了不受伦理限制的平台，为药物筛选提供了新的平台，也是对现有2D培养方法和动物模型系统的高信息量的互补 。此外，类器官为获取更接近自然人体发育细胞用于细胞治疗成为可能。通过类器官繁殖的干细胞群取代受损或者患病的组织，类器官提供自体和同种异体细胞疗法的可行性，未来这一技术在再生医学领域也拥有巨大的潜力 。
PDO（Patient Derived Organoid）对于肿瘤候选药物有较高的预测能力，且适用于高通量培养，因此可以用来建库，作为有效的肿瘤药物筛选平台；
由于类器官的生长时间较短（数周），可以用作临床试验或肿瘤患者用药指导的工具，具有开发成肿瘤精准诊断平台的潜力；
由于类器官是由单一干细胞分化而来的，作为分化前体的干细胞可以经过各种基因编辑或转基因技术的改造，用于研究肿瘤的发病机理。
可以从患者来源的健康和肿瘤组织样品中建立类器官。与此同时类器官培养物可用于药物筛选，这可将肿瘤的遗传背景与药物反应相关联。来自同一患者健康组织的类器官的建立提供了通过筛选选择性杀死肿瘤细胞而又不损害健康细胞的化合物来开发毒性较小的药物的机会。自我更新的肝细胞类器官培养物可用于测试潜在新药的肝毒性（临床试验中药物失败的原因之一）。
类器官的培养和建立，可用于研究肿瘤生成过程中的突变过程，比如说，通过从同一肿瘤的不同区域培养无性繁殖的类细胞器，可以用来研究肿瘤内部的异质性。
来自不同健康器官的类器官的生长，然后对培养物进行全基因组测序，可以分析器官特异性突变谱。通过生长来自同一肿瘤不同区域的类器官，可以用于研究肿瘤内异质性。区域特异性突变谱可以通过类器官的全基因组测序来揭示。使用与上述相似的方法，可以利用类器官来研究特定化合物对健康细胞和肿瘤细胞突变谱的影响。
干细胞再生医学：
类器官可以说是神奇的“多面手”，它能够让我们更好地理解生物发育，帮助我们深入观察人体的变化、检验药物的功能以及干细胞再生医学和疾病治疗方法的验证。类器官不仅是研究组织及器官发生、发展的有效工具，还能用于药物疗效和药物毒理学性质的检测，更重要的是可以利用患者来源的干细胞深入研究疾病的发生机制、进行干细胞再生医学研究。
作为一种工具，类器官技术在研究广泛的对象方面潜力巨大，包括发育生物学、疾病病理学、细胞生物学、再生机制、精准医疗以及干细胞再生医学。
类器官培养使研究人体发育提供了不受伦理限制的平台，为药物筛选提供了新的平台，也是对现有2D培养方法和动物模型系统的高信息量的互补 。此外，类器官为获取更接近自然人体发育细胞用于细胞治疗成为可能。通过类器官繁殖的干细胞群取代受损或者患病的组织，类器官提供自体和同种异体细胞疗法的可行性，未来这一技术在再生医学领域也拥有巨大的潜力 。
PDO（Patient Derived Organoid）对于候选药物有较高的预测能力，且适用于高通量培养，因此可以用来建库，作为有效的干细胞再生医学的药物筛选平台；
由于类器官的生长时间较短（数周），可以用作临床试验或患者用药指导的工具，具有开发成干细胞再生医学精准诊断平台的潜力；
根据目前的研究进展，建立了活体类器官“生物银行”。其中，干细胞来源的各个类器官在表型和基因上建立的类器官生物库使生理学相关的药物筛选成为可能。活体类器官生物库可用于确定类器官是否对个体患者的药物反应，具有预测价值，成为干细胞再生医学的重要方向之一。
肝脏：
类器官可以说是神奇的“多面手”，它能够让我们更好地理解生物发育，帮助我们深入观察人体的变化、检验肝脏疾病药物的功能以及肝脏再生医学和肝脏疾病治疗方法的验证。类器官不仅是研究肝脏组织及器官发生、发展的有效工具，还能用于肝脏药物疗效和肝脏药物毒理学性质的检测，更重要的是可以利用患者来源的肝脏干细胞深入研究肝脏疾病的发生机制、进行细胞及基因治疗。
类器官培养使研究人体发育提供了不受伦理限制的平台，为药物筛选提供了新的平台，也是对现有2D培养方法和动物模型系统的高信息量的互补 。此外，类器官为获取更接近自然人体发育细胞用于细胞治疗成为可能。通过肝脏类器官繁殖的干细胞群取代受损或者患病的肝脏组织，类器官提供自体和同种异体细胞疗法的可行性，未来这一技术在肝脏再生医学领域也拥有巨大的潜力 。
PDO（Patient Derived Organoid）对于候选药物有较高的预测能力，且适用于高通量培养，因此可以用来建库，作为有效的肝脏药物筛选平台；
由于类器官的生长时间较短（数周），可以用作临床试验或肝脏患者用药指导的工具，具有开发成精准诊断平台的潜力；由于类器官是由单一干细胞分化而来的，作为分化前体的干细胞可以经过各种基因编辑或转基因技术的改造，用于研究肝脏肿瘤的发病机理。
已有报道通过肝脏类器官研究的成果，包括移植到丙氧鸟苷诱导肝脏衰亡的TKNOG 小鼠体内出现了人类特有的药物代谢过程；原发性肝胆疾病研究及药物筛选的有益工具；偶联胰岛和肝球体 （模拟体内2型糖尿病模型）,研究 胰岛和肝球体的相互作用可以通过胰岛素介导的葡萄糖利用率和葡萄糖水平依赖的胰岛素分泌来反应、
拜尔斯道夫公司是德国汉堡市的一家护肤品生产企业，成立于1882年，通过皮肤-肝脏共培养来评估不同的给药途径，获知单次局部给药和单次全身给药的代谢动力学完全不同，以及重复局部给药和重复全身给药的代谢动力学非常相似等结论。通过肝脏类器官研究药物给药途径对代谢的影响，验证给药频率对代谢的影响，论证给药途径和频率对肝类器官的影响。
肝类器官芯片技术指标：肝脏细胞分泌的白蛋白分泌（大于90%），尿素（大于90%）合成和药物代谢的功能达到或接近成体组织水平，细胞存活率在90%以上。肝-肾复合类器官芯片技术指标：肝脏细胞的白蛋白分泌，尿素合成和药物代谢功能达到或接近成体组织水平，组织细胞存活率在90%以上。肾单元实现葡萄糖、尿素等小分子自由过滤，实现白蛋白和免疫球蛋白95%以上的截流，大分子蛋白滤过小于5%，组织细胞存活率在90%以上。通过跟踪尿素分布实现尿素的肝分泌，肾排泄过程的体外模拟，验证肝肾功能偶联作用。
肝-胰合类器官芯片技术指标：肝脏细胞分泌的白蛋白分泌（大于90%），尿素（大于90%）合成和药物代谢的功能达到或接近成体组织水平，细胞存活率在90%以上。胰岛细胞具有糖刺激胰岛素分泌功能，20-30mM糖刺激胰岛素分泌量大于15mg/105个细胞，组织内细胞活力在90%以上。通过动态培养分析糖水平变化，体外模拟糖稳态调节过程，指定时间的糖水平小于11.1mM，验证肝、胰岛的相互作用。
肝-胰复合类器官芯片糖异常病理模拟及功能验证：面向疾病研究和药物评价的需求，以链脲霉素（STZ）诱导胰岛b细胞损伤构建胰岛素缺乏引起的糖平衡调节的病理状态，然后应用降糖药物（二甲双胍等）在芯片系统进行模拟治疗和药物评价。通过监测复合芯片中胰岛组织的糖响应功能以及肝类器官糖利用情况，研究药物在人体器官系统中的降糖效应，观察肝组织对药物的代谢效应以及药物代谢导致的药效改变规律。上述研究将通过模拟体内糖代谢过程中重要实质性脏器协调作用，为临床治疗提供新的策略思路。
肝-肾复合类器官芯片药物代谢模拟及功能验证：对降糖药物的肝、肾毒性进行评估，同时考察药物代谢影响肝，肾毒性的规律及机理。包括对肝细胞活性，白蛋白分泌，尿素合成进行监测，对肝细胞代谢酶CYP3A4，CYP2C9，CYP1A2相关蛋白的表达进行检测，肾组织的屏障完整性，滤过功能，跨膜电阻等的检测。利用液质联用对药物的动态变化进行分析，解析药物的代谢成分，观察肝对药物的代谢效应以及药物代谢导致的药物肾毒性作用及机制。
同时筛选10种以上候选药物，利用肝-胰，肝-肾复合器官芯片进行药物代谢，药效，毒性评价，为干细胞来源的复合类器官的药物评价提供可靠的理论和数据支持。
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