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【类器官模型】天津理工大学端正花教授发文：类器官技术在微塑料人类健康风险评估中的应用

来源：花匠小妙招时间：2025-01-04 23:05

2024年5月，天津理工大学端正花教授团队在期刊《Environment International》（IF：11.8）在线发表题为：Application of organoid technology in the human health risk assessment of microplastics: A review of progresses and challenges 的高水平综述论文。

论文摘要

微塑料（MP）污染已成为一个全球性环境问题，人们越来越关注它对人类健康的影响。目前对MP的毒性作用和机制的研究大多是在动物模型或体外细胞培养中进行的，这些研究在物种间差异或刺激细胞功能方面存在局限性。源自人类多能干细胞或成体干细胞的类器官技术在预测MP对人类的潜在健康风险方面具有更广阔的前景。在此，我们回顾了目前不同类器官（包括脑、视网膜、肠、肝和肺类器官）在评估MP对人类健康风险方面的应用进展和机遇。类器官技术准确地模拟了多孔质体的复杂过程，并反映了多孔质体引起的疾病的相关表型，如肝纤维化、神经变性、肠屏障受损和心脏肥大。此外，还提出了利用类器官对多环芳香烃进行人体风险评估的技术创新前景，包括延长类器官的寿命以评估多环芳香烃的慢性毒性，以及重建多器官相互作用以探索其在研究多环芳香烃的微生物组-肠-脑轴效应方面的潜力。

创新点

提出了使用人类多能干细胞（PSC）或成体干细胞（ASC）衍生的类器官技术来模拟微塑料（MP）对人体器官的复杂影响，这比传统的2D细胞培养或动物模型能更准确地反映人体内部环境。综述了多种类器官（如大脑、视网膜、肠道、肝脏和肺类器官）在评估MP对人体健康风险方面的应用，每种类器官都能模拟特定器官对MP的反应，提供了毒性过程和机制的新见解。提出了扩展类器官的寿命以评估MP的慢性毒性，这是一个创新点，因为传统的实验方法很难模拟长期的暴露效果。提出了使用类器官技术重建多器官相互作用，以探索MP通过微生物组-肠-脑轴影响的潜力，这为研究MP的复杂生物学效应提供了新的视角。讨论了类器官研究技术的进步，包括成像技术、分子和功能变化检测技术，以及CRISPR基因编辑技术在类器官中的应用，这些都是推动该领域发展的创新技术。

文献精读

Q1：本文提到的类器官技术在评估微塑料对人体健康的潜在风险方面有哪些优势？

A：类器官技术相比传统的动物模型或体外细胞培养，能够更精确地模拟微塑料对人体器官的影响。它使用人类多能干细胞或成人干细胞衍生的类器官，这些类器官能够反映器官的复杂结构和功能，提供更接近人体内部环境的模型。此外，类器官技术还涉及较少的伦理问题，可以模拟微塑料的慢性毒性，并且能够重建多器官相互作用，以探索微塑料对人体的复杂生物学效应。

Q2：本文讨论了哪些具体的类器官模型用于研究微塑料的毒性？

A：包括大脑、视网膜、肠道、肝脏和肺类器官。这些类器官模型被用于评估微塑料对不同器官的毒性，如肠道类器官用于研究微塑料对肠道健康的影响，肝脏类器官用于研究微塑料引起的肝脏毒性，以及大脑类器官用于研究微塑料对神经发育的潜在影响。

Q3：未来研究中应考虑哪些方面以提高类器官技术在微塑料风险评估中的应用？

A：(1) 解决类器官培养的限制，如营养供应不足和气体交换问题；(2) 减少类器官之间的异质性和提高实验的重复性，通过标准化和自动化程序来实现；(3) 延长类器官的寿命，以评估微塑料的慢性毒性；(4) 提高类器官的功能，通过结合生物技术和工程手段实现组织与组织以及多器官之间的相互作用；(5) 生成能够忠实模拟人体微塑料过程的多类器官模型；(6) 利用人工智能技术，如机器学习，来优化类器官的构建和分析。

结果图