从胎儿周围液体中提取的细胞已被用来制造类器官，这些三维细胞束模仿了组织。这些类器官可以帮助研究人员理解在怀孕期间胎儿内发展的疾病。

Organoids grown from amniotic fluid could shed light on rare diseases (nature.com)

研究人员从羊水中培养出肺、肾和回肠细胞的类器官，这些羊水是从第16周到第34周孕期的12例怀孕中收集的。伦敦大学学院的干细胞生物学家Mattia Gerli说，这是第一次直接从正在进行的怀孕中提取细胞来培养类器官，他是发表在《自然医学》杂志上的研究的共同作者。

在2020年的英国，大约有13,000名儿童出生时至少有一种先天性异常，出生总数接近600,000。作者们希望有一天类器官能够提供关于先天性疾病进展的信息，并且甚至可以用来为未来的个别胎儿个性化治疗。

类器官通常是从活检中提取的细胞培养出来的，然后将这些细胞编程为诱导多能干细胞，这些是成熟的细胞，被重新编程以便它们可以分化成任何类型的细胞。这项技术可以产生复杂的结构，但需要很长时间。现在已经通过类器官研究了许多组织类型，包括大脑、心脏和视网膜。类器官被用来模拟组织的功能以及其对药物和疾病的反应。

但是，以这种方式模拟胎儿组织仍然具有挑战性，因为研究人员获取必要细胞的途径有限。一种选择是使用终止妊娠后取得的组织，但这仅限于较早的妊娠阶段，并且伴随着伦理问题。在最新的研究中，研究人员改为使用羊水作为生活细胞的来源，随着羊水包围和支持正在成长的胎儿而脱落。这使得研究人员能够在发育的后期阶段研究胎儿组织。

流体提取

样本是通过羊膜穿刺获得的——这涉及将针插入子宫并取出羊水，通常在妊娠至多20周时进行——或者通过羊水引流来去除多余的液体，至多在34周妊娠时进行。这些是在产前护理期间的标准程序，所以“它们为我们提供了在没有任何额外程序的情况下获取羊水的机会”，研究的合著者、伦敦大奥蒙德街医院的儿科外科医生Paolo De Coppi说。所有样本都是从独立于研究的人那里取得的，这些人正在接受其中一个程序。

研究人员首先从样本中分离出单个细胞，并确定了它们的起源。大多数来自上皮层——覆盖器官表面的细胞层。上皮细胞“自然会聚集并组装”，使它们非常适合形成类器官，加利福尼亚州旧金山格拉德斯通心血管疾病研究所的儿科心脏病研究员Benoit Bruneau说。“许多先天性疾病涉及上皮组织”，Gerli说，因此得到的类器官对于研究这类状况是相关的。

团队从小肠、肾脏和肺部三个器官培养出类器官。细胞被转移到凝胶介质中以增殖和生长。每个类器官都表达了它起源器官的基因和蛋白质。

除了类似组织的类器官外，研究人员还使用受CDH（先天性横膈疝）影响的样本中的细胞来模拟这种病症，这是一种横膈未能正确发育的疾病。

与由多能干细胞制成的类器官不同，羊水细胞已经具有器官身份。“没有重新编程，没有操纵”，Gerli说，“我们只是让细胞表达它们的潜力。”他补充说，这使得未来在临床中的应用更加可行。相对较简单的技术还将培养类器官所需的时间缩短到仅四到六周，而使用干细胞通常需要五到九个月。

未来的可能性

作者们说，这项研究还没有准备好转移到临床。也许可以使用羊膜穿刺培养的类器官来筛选治疗方法。目前，只有这三个器官的上皮组织已成功使用这种技术培养成类器官。更复杂的先天性疾病可能影响多个组织层，例如间充质细胞，这是在几个器官中发现的另一种细胞类型。Bruneau说，可能无法使用这种方法来模拟不向羊水中脱落细胞的器官，如大脑或心脏，他研究的是最常见的先天性疾病——心脏缺陷。

“问题是，这些类器官有多忠实地揭示了疾病的基础，以及它们对于建模和药物测试有多有用？”Bruneau说。他们的能力将必须与从活检或多能干细胞衍生的类器官的能力进行比较，就药物反应水平而言，西班牙巴塞罗那加泰罗尼亚生物工程研究所的器官再生研究员Núria Montserrat说。

Gerli说，下一步是测试CDH类器官建模疾病的能力。需要与患者数据进行比较，以了解疾病特征如何在类器官的基因和蛋白质表达中得到反映。这将开始回答关于它们有用性的问题。“我们希望这只是开启我们和其他人更多研究的序幕，”De Coppi说。