类器官，天价猴的“替代”解决方案？

2022年8月，FDA批准赛诺菲全球首个基于“类器官芯片”研究获得临床前数据的新药（NCT04658472）进入临床试验。

2022年9月，美国参议院通过的美国食品药品监督管理局现代化法案（FDA Modernization Act 2.0）解除动物实验强制令。

一系列“利好消息”使得众人再次将目光聚焦“类器官”。类器官，是否可作为天价猴的“替代”解决方案？“小孩子才做选择题，成年人当然是全都要。”大厂更不例外。类器官模型对比2D细胞培养和动物模型有诸多优势，但也存在不少挑战。除了类器官培养制备方法复杂、缺乏标准化且成本高外，最大挑战之一，为样品量珍贵，留给做传统Western Blot（WB）、Co-IP WB等实验的样品量常常“捉襟见肘”。而传统WB不仅样品消耗量大，因人为操作步骤引入误差，导致数据重复性差等局限（小编择日开辟一条传统WB吐槽专贴供大家吐槽）。

“能养得起类器官去做研究的是大户人家，能用得起类器官做Western的，绝对是豪门。”——某教授不禁感叹

本文将分享来自Eloxx Pharmaceuticals、Boehringer Ingelheim Pharmaceuticals和Roche Innovation Center Basel公司三个类器官应用案例，看看这些行业高影响力企业是如何利用全自动毛细管Digital Western技术，攻克珍贵微量类器官蛋白质样本分析的难题。

孤儿药 | 临床II期小分子候选药物ELX-02

类器官类型：患者肠道衍生类器官（PDO: Patient-derived organoids）

研究背景：无义突变为罕见病基因突变类型之一，是由某个碱基改变导致代表某种氨基酸的密码子突变成终止密码子，致使蛋白质翻译提前终止，形成失活的截断型蛋白。

“通读疗法”（Read-through Therapy）旨在增强因无义突变引起突变蛋白的翻译和活性。促进产生全长蛋白是治疗囊性纤维化（CF）无义等位基因患者策略之一。ELX-02小分子药物可促进带有无义突变的mRNA通读转录，恢复全长功能蛋白的产生，包括最常见的CF无义等位基因G542X。且在多个不同的临床前模型中有效。

研究人员基于G542X基因型的患者衍生类器官，采用囊性纤维化跨膜传导调节蛋白（CFTR：Cystic Fibrosis Trans-membrane Conductance Regulator）依赖的Forskolin诱导膨胀实验（FIS：Forskolin-induced swelling assay）评估ELX-02介导的“通读”。

研究结论：本研究利用PDO模型产生的ELX-02数据与以往G542X模型评估一致。这些结果也支持正在进行的ELX-02作为治疗G542X等位基因突变引起的CF临床评估。

炎性肠病机制研究

类器官类型：人/小鼠肠道类器官

研究背景：肠道上皮屏障完整性的丧失是引起炎症性肠病（IBD：Inflammatory Bowel Disease）的重要发病机制。IBD粘膜中配体-受体对的共同表达调节尚未被系统地研究。因此，瞄准在IBD粘膜中被诱导并在肠道上皮屏障完整性中发挥作用的配体-受体对可能为IBD提供新的治疗策略。

研究结论：阻断uPA-uPAR（尿激酶-尿激酶受体）相互作用，可保护肠道上皮细胞免受炎症引起的损伤。

受体介导抗体转胞吞作用的分子机制研究

类器官类型：人血脑屏障（BBB）类器官

研究背景：控制蛋白质跨血脑屏障（BBB）运输的通路仍然不甚明了。尽管在体外重现人BBB取得了很大进展，但目前的研究模型并不适用于系统性分析抗体药物运输的分子机制。人们对抗体药物转运机制的理解存在偏差，因此阻碍了新型治疗性递送策略的发展。研究人员利用一种新型生物工程方法，建立人BBB类器官模型。使用CRISPR/Cas9基因编辑技术敲除脑内皮细胞中起内吞作用的调节器，进而深入研究受体介导抗体转胞吞作用的分子机制。

研究结论：人BBB类器官阵列是一个强大的高通量平台，可用于发现新的受体介导的抗体转运新机制。在药物发现早期阶段利用这一平台可加速新型脑部递送技术发展。

参考文献：

1. Crawford, D. K., Mullenders, J., Pott, J., Boj, S. F., Landskroner-Eiger, S., & Goddeeris, M. M. (2021). Targeting G542X CFTR nonsense alleles with ELX-02 restores CFTR function in human-derived intestinal organoids. Journal of cystic fibrosis : official journal of the European Cystic Fibrosis Society, 20(3), 436–442. https://doi.org/10.1016/j.jcf.2021.01.009

2. Cheng, Y., Hall, T. R., Xu, X., Yung, I., Souza, D., Zheng, J., Schiele, F., Hoffmann, M., Mbow, M. L., Garnett, J. P., & Li, J. (2022). Targeting uPA-uPAR interaction to improve intestinal epithelial barrier integrity in inflammatory bowel disease. EBioMedicine, 75, 103758. https://doi.org/10.1016/j.ebiom.2021.103758

3. Simonneau, C., Duschmalé, M., Gavrilov, A., Brandenberg, N., Hoehnel, S., Ceroni, C., Lassalle, E., Kassianidou, E., Knoetgen, H., Niewoehner, J., & Villaseñor, R. (2021). Investigating receptor-mediated antibody transcytosis using blood-brain barrier organoid arrays. Fluids and barriers of the CNS, 18(1), 43. https://doi.org/10.1186/s12987-021-00276-x