在类器官培养实验中，许多研究者可能会面临以下挑战：干细胞过度自我更新，造成细胞类型单一且分化受到限制；或者干细胞过度分化，导致增殖能力不足，难以支持类器官的长期培养。此外，器官在生物体内也需维持增殖与分化之间的平衡，若无法有效控制类器官的增殖与分化，就难以模拟真实的器官功能。那么，如何更好地平衡类器官的增殖与分化呢？

近期，发表在Nature Communications上的一项研究成果为我们提供了思路。研究团队开发了一种新型的肠类器官培养系统，该系统能够在单一培养条件下促进干细胞的快速生长及细胞多样性的增加，从而实现干细胞自我更新与分化之间的最佳平衡。该团队的研究思路为：提升类器官的分化潜能即为增强类器官干细胞的分化能力。为了创建一个兼具细胞多样性和高增殖能力的类器官培养体系，首先利用CRISPR-Cas9技术构建LGR5-mNeonGreen报告系统，筛选出能显著提升LGR5+干细胞比例的小分子组合，并验证该组合在养分条件下的细胞多样性及与体内器官的相似性。接着，在筛选出的最佳小分子组合的培养条件中，应用抑制剂及其他小分子调节干细胞之间的分化与增殖平衡，最终开发出高增殖能力和细胞多样性的（hSIO）系统。

基于这一研究思路，科研人员通过建立“干性”增强的类器官系统、小分子功能分析以及信号通路调节等方法，深入分析了可增强细胞多样性和特定分化的小分子及细胞因子的组合，并对关键小分子的作用机制进行了初步探讨。可见，平衡类器官的增殖与分化并非易事，必须从分子层面深入分析类器官培养系统，才能尽可能让体外类器官模型更接近于真实的体内器官，实现理想的研究效果，共同推动生物医学的进步。

团队研究方法概述

建立“干性”增强的类器官系统

研究团队采用CRISPR-Cas9技术构建LGR5-mNeonGreen报告系统，旨在标记LGR5+干细胞，并优化小分子和生长因子的组合以模拟干细胞的体内生态。研究发现，曲古霉素A（TSA或T，HDAC抑制剂）、2-磷酸-L-抗坏血酸（pVc或p，维生素C）与CP673451（CP或C，PDGFR抑制剂）三种小分子（合称TpC）的组合可显著提高LGR5阳性细胞的比例（即肠道内干细胞的数量）。

在TpC条件下产生多样化和可塑性的细胞类型

通过单细胞RNA测序（scRNA-seq）分析揭示，TpC系统生成的类器官在组成和结构上与体内器官有高度相似性。这一系统能够支持类器官中动态和可塑性的肠道细胞群的生成，展现出产生多谱系及细胞可塑性的潜力。

小分子在系统建立中的重要作用

通过流式细胞术、免疫荧光染色、RT-qPCR和scRNA-seq等技术分析细胞标记物的变化，确认各小分子的作用机制。研究发现，TSA通过靶向HDACMBD-NuRD复合物增强LGR5干细胞的维持；而iBET-151则可以可逆地促进细胞增殖并抑制向分泌细胞的分化。

施加特定的信号调节分子以实现类器官谱系转变

通过调节Wnt、Notch和BMP等信号通路，研究者能够可逆地促使细胞从分泌型转变为增强增殖的肠上皮细胞系，或单向分化为特定类型的肠道细胞。处于这一前沿生物医学研究中的尊龙凯时，亦为科研提供全套类器官培养试剂及基质胶类器官培养基，助力科研工作者取得更优成果。