類器官崛起：動物實驗的終結(jié)者還是補充者？

2025年美國國立衛(wèi)生研究院（NIH）正式宣布一項顛覆性政策：從本財年開始，不再資助僅依賴動物模型的臨床前研究。

幾乎同時，F(xiàn)DA聯(lián)合歐盟委員會發(fā)布路線圖，計劃在2026年制定逐步淘汰化學(xué)品評估中動物實驗的具體方案。而這場變革的核心推手，正是類器官技術(shù)。

從細(xì)胞團到微器官：類器官的技術(shù)演進(jìn)史

“類器官”，也稱“微型器官”，其概念早在一個多世紀(jì)前的海綿細(xì)胞自組織現(xiàn)象中萌芽，直到百年后2009年，荷蘭科學(xué)家Hans Clevers團隊利用小鼠腸道成體干細(xì)胞，在體外培育出具有隱窩-絨毛結(jié)構(gòu)的腸道類器官，首次實現(xiàn)器官功能模擬，并正式提出“Organoid”一術(shù)語。

- 2011年：首個視網(wǎng)膜類器官從小鼠胚胎干細(xì)胞培育成功

- 2013年：人類干細(xì)胞來源的腦類器官問世，登上《科學(xué)》年度十大技術(shù)

- 2014年：前列腺、肺類器官相繼突破

……

-2025年：深度學(xué)習(xí)預(yù)測卵巢癌類器官生長的模型實現(xiàn)AUC達(dá)0.85的早期預(yù)測

類器官的優(yōu)勢來源

類器官之所以比動物實驗在某些方面更具特異性，主要是因為它直接來源于人類干細(xì)胞（多能干細(xì)胞或成體干細(xì)胞），其基因組、表觀遺傳特征、細(xì)胞類型組成、組織結(jié)構(gòu)、代謝途徑和藥物反應(yīng)都高度代表人類本身。相比之下，使用的模式動物（如小鼠、大鼠、斑馬魚、非人靈長類）盡管存在同源基因和相似的生理過程，但物種間在基因表達(dá)、代謝酶譜、免疫系統(tǒng)、器官結(jié)構(gòu)和功能、疾病易感性等方面存在根本性差異。研究表明，小鼠與人類基因同源性僅約85%，非編碼區(qū)同源性常低于50%；關(guān)鍵的藥物代謝酶CYP家族，人類與小鼠間的微小氨基酸差異導(dǎo)致底物特異性和酶活性顯著不同；獼猴與人類的CYP酶氨基酸序列同源性為68-97%，仍不足以準(zhǔn)確預(yù)測藥物代謝。

動物模型無法完全模擬人類特有的生物學(xué)特征和疾病機制。而且類器官可以從特定患者（健康人或患者）的細(xì)胞（如皮膚、血液、活檢組織）培養(yǎng)生成，或者專門培養(yǎng)特定器官的類器官（如肝、腸、腦類器官、腫瘤類器官等），使得研究可以高度集中在目標(biāo)組織的細(xì)胞類型、結(jié)構(gòu)和功能上。而對于模式動物，雖然也是在特定器官上操作，但實驗是在完整生物體中進(jìn)行。藥物或干預(yù)措施的效果會受到全身性因素的復(fù)雜影響，使得對目標(biāo)器官特異性作用的研究變得模糊不清。

類器官的出現(xiàn)會把動物實驗“干掉”嗎？