類(lèi)器官技術(shù)：疾病模型構(gòu)建與個(gè)性化治療

第1章 類(lèi)器官：來(lái)源與應(yīng)用 1
1.0 引言 2
1.1 類(lèi)器官的來(lái)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(hào) 3
1.1.3 細(xì)胞來(lái)源、初始細(xì)胞類(lèi)型和培養(yǎng)條件 4
1.2 類(lèi)器官的應(yīng)用 7
1.2.1 類(lèi)器官作為發(fā)育、機(jī)體穩(wěn)態(tài)和再生的模型 7
1.2.2 類(lèi)器官在疾病模型中的應(yīng)用 7
1.2.3 先天性疾病 7
1.2.4 后天性疾病 8
1.2.5 類(lèi)器官在藥物發(fā)現(xiàn)和個(gè)性化醫(yī)療中的應(yīng)用 9
1.2.6 類(lèi)器官在再生醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用 10
1.3 類(lèi)器官在應(yīng)用中的挑戰(zhàn)與限制以及生物工程學(xué)應(yīng)對(duì)方法 10
1.3.1 提高類(lèi)器官成熟度的方法 11
1.3.2 改善類(lèi)器官結(jié)構(gòu)的方法 11
1.3.3 改進(jìn)疾病建模的方法 12
1.4 結(jié)語(yǔ) 12
參考文獻(xiàn) 13
第2章 肺類(lèi)器官：肺再生與修復(fù)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(lèi)肺中的不同細(xì)胞群體及其在肺發(fā)育中的作用 21
2.1.2 細(xì)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(lèi)肺的復(fù)雜性 25
2.2.2 缺乏肺組織 26
2.2.3 動(dòng)物模型和人類(lèi)肺之間的差異 26
2.3 肺類(lèi)器官的來(lái)源 26
2.3.1 從原代干細(xì)胞產(chǎn)生的肺類(lèi)器官 26
2.3.2 由人體多能干細(xì)胞生成的肺類(lèi)器官 29
2.3.3 hPSCs來(lái)源和原代干細(xì)胞來(lái)源的肺類(lèi)器官模型比較 32
2.3.4 小鼠和人類(lèi)肺的差異 33
2.3.5 細(xì)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(lèi)器官在肺修復(fù)和再生中的潛在應(yīng)用 34
2.4.1 近端氣道修復(fù)與再生 35
2.4.2 肺泡修復(fù)與再生 37
2.4.3 肺類(lèi)器官重現(xiàn)肺損傷、修復(fù)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(lèi)器官與個(gè)性化治療 41
2.5.1 生物工程肺 41
2.5.2 3D打印促進(jìn)了精準(zhǔn)組織工程發(fā)展 42
2.5.3 肺癌類(lèi)器官模型 42
參考文獻(xiàn) 43
第3章 肺類(lèi)器官：呼吸系統(tǒng)疾病模型的創(chuàng)新技術(shù) 54
3.0 引言 55
3.1 肺損傷與修復(fù) 55
3.2 肺類(lèi)器官作為動(dòng)物模型研究肺部疾病的替代方法 57
3.3 肺類(lèi)器官生成的最新技術(shù) 57
3.4 人體多能干細(xì)胞來(lái)源的肺類(lèi)器官 58
3.5 成體干細(xì)胞來(lái)源的肺類(lèi)器官 59
3.6 類(lèi)器官在呼吸系統(tǒng)疾病建模和個(gè)性化醫(yī)療中的應(yīng)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(dāng)前局限性和未來(lái)方向 63
參考文獻(xiàn) 64
第4章 腦類(lèi)器官研究最新進(jìn)展：機(jī)遇與挑戰(zhàn) 69
4.1 腦類(lèi)器官的起源 70
4.1.1 神經(jīng)的命運(yùn) 70
4.1.2 源自人體和動(dòng)物模型的腦類(lèi)器官 73
4.2 腦類(lèi)器官的機(jī)遇 74
4.2.1 神經(jīng)發(fā)育相關(guān)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(lèi)器官的挑戰(zhàn) 76
4.3.1 生物倫理學(xué) 76
4.3.2 生物合理性 79
4.4 結(jié)語(yǔ) 80
參考文獻(xiàn) 81
第5章 用腦類(lèi)器官了解神經(jīng)退行性疾病 86
5.0 引言 87
5.1 腦類(lèi)器官形成的技術(shù)原理 89
5.1.1 因子啟動(dòng)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(lèi)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(yīng)用 95
5.3 用于藥物開(kāi)發(fā)和個(gè)性化醫(yī)療的腦類(lèi)器官 95
5.4 結(jié)語(yǔ) 96
參考文獻(xiàn) 96
第6章 人類(lèi)生殖系統(tǒng)中的類(lèi)器官 103
6.0 引言 104
6.1 生殖類(lèi)器官的細(xì)胞來(lái)源 104
6.2 類(lèi)器官作為女性生殖疾病模型 105
6.2.1 卵巢類(lèi)器官 105
6.2.2 輸卵管類(lèi)器官 107
6.2.3 子宮內(nèi)膜類(lèi)器官 108
6.2.4 宮頸類(lèi)器官 110
6.2.5 滋養(yǎng)層類(lèi)器官 110
6.3 類(lèi)器官作為男性生殖疾病模型 111
6.3.1 睪丸類(lèi)器官 112
6.3.2 前列腺類(lèi)器官 113
6.4 生殖類(lèi)器官在個(gè)性化藥物中的應(yīng)用 114
6.5 結(jié)語(yǔ) 125
參考文獻(xiàn) 125
第7章 軟骨和骨再生間充質(zhì)干細(xì)胞球體的制備與應(yīng)用 130
7.0 引言 130
7.1 間充質(zhì)干細(xì)胞球體 131
7.1.1 間充質(zhì)干細(xì)胞 131
7.1.2 間充質(zhì)干細(xì)胞球體概述 132
7.1.3 骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞球體的制備方法 134
7.2 間充質(zhì)干細(xì)胞球體產(chǎn)生骨和軟骨微組織 137
7.2.1 間充質(zhì)干細(xì)胞球體軟骨組織的生成 137
7.2.2 骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞球體生成骨組織 137
7.3 間充質(zhì)干細(xì)胞球體及其衍生軟骨在骨再生中的應(yīng)用 138
7.4 結(jié)語(yǔ) 139
參考文獻(xiàn) 140
第8章 類(lèi)器官開(kāi)發(fā)中的生物材料 146
8.0 引言 147
8.1 細(xì)胞外基質(zhì)和類(lèi)器官 148
8.2 細(xì)胞黏附配體 149
8.3 力學(xué)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(yīng)用于類(lèi)器官發(fā)育的生物材料作基質(zhì) 152
8.7 天然細(xì)胞外基質(zhì) 152
8.7.1 去細(xì)胞細(xì)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(jiàn) 158
8.10 結(jié)語(yǔ) 158
參考文獻(xiàn) 159
第9章 對(duì)類(lèi)器官基因編輯有效提高對(duì)人類(lèi)疾病的認(rèn)知 171
9.1 用于神經(jīng)球類(lèi)器官的 CRISPR/Cas9 技術(shù) 172
9.2 造血系統(tǒng)中的 CRISPR/Cas9 技術(shù)的應(yīng)用 173
9.3 CRISPR/Cas9 技術(shù)用于治療視網(wǎng)膜疾病 175
9.4 CRISPR/Cas9 技術(shù)用于心血管疾病 176
9.5 CRISPR/Cas9 在肺癌治療中的應(yīng)用 177
9.6 CRISPR/Cas9 系統(tǒng)用于杜氏肌肉營(yíng)養(yǎng)不良癥 178
9.7 類(lèi)器官中的 CRISPR/Cas9 技術(shù)用于未來(lái)的個(gè)性化治療 179
9.8 結(jié)語(yǔ) 179
參考文獻(xiàn) 180
第10章 類(lèi)器官的倫理影響問(wèn)題 185
10.0 引言 186
10.0.1 類(lèi)器官的發(fā)展史 186
10.0.2 類(lèi)器官的應(yīng)用 187
10.1 類(lèi)器官的倫理問(wèn)題 187
10.1.1 哲學(xué)基礎(chǔ) 188
10.1.2 類(lèi)器官應(yīng)用于開(kāi)發(fā)動(dòng)物疾病模型的優(yōu)勢(shì) 189
10.2 干細(xì)胞或祖細(xì)胞的來(lái)源 191
10.2.1 許可的模式 191
10.2.2 基因修飾和精準(zhǔn)醫(yī)學(xué) 192
10.2.3 類(lèi)器官生物庫(kù) 193
10.3 結(jié)語(yǔ)及未來(lái)發(fā)展方向 194
參考文獻(xiàn) 194
本書(shū)縮略詞表 200