类器官生成（培养）常用的小分子化合物（抑制剂&激活剂）

类器官是如何产生的

在适当的物理和生化线索条件下，原代组织或多能干细胞（诱导的多能干细胞（iPSC）或胚胎干细胞（ESC））可以产生类器官。

物理线索：为细胞附着和存活提供支持，包含胶原蛋白、纤连蛋白、巢蛋白和层粘连蛋白等。

生化线索：调节信号通路，从而影响增殖、分化和自我更新，包括视黄酸、GSK3β抑制剂（AR-A014418、GNF4877、AZD1080），TGFβ抑制剂（A 83-01、RepSox、SB525334）、HDAC抑制剂（SAHA、Trichostatin A、Valproic acid）、ROCK抑制剂（Y-27632、Y-27632 dihydrochloride、Fasudil法舒地尔、Hydroxyfasudil羟基法舒地尔、Y-33075、Chroman 1、GSK429286A、Thiazovivin）、EGF、FGF10、HGF、R-spondin、WNT3A、头蛋白、激活素A、p38抑制剂（SB202190、PD 169316）和胃泌素。

类器官和球状体的对比

类器官和类球体都是3D培养细胞。球状体通常由癌细胞系或肿瘤活检组织形成，为超低附着平板中的自由漂浮细胞聚集体，而类器官则来自嵌入在ECM水凝胶基质（如基质胶）中的组织干细胞。与球装体相比，类器官高度复杂，更接近体内状态。

2D与3D细胞模型系统的对比

模型系统通过从分子至整个生物体水平概括身体过程与功能来促进生物学研究。人体由以高度专门化方式组织的细胞和非细胞材料组成。用一种体外模型系统很难模拟人类生物学的所有方面。与在2D平面上生长细胞相比，3D细胞培养模型更能准确地代表活体生物体中细胞所经历的自然环境。

现有细胞模型系统的局限性

现有模型系统

特点

动物模型

l 人类与动物生物学存在差异

l 在成像和高通量研究中的可用性有限

l 成本高昂

2D细胞单层

l 细胞失去表型

l 缺乏细胞-细胞及细胞-基质之间的相互作用

l 无法模拟体内条件下的细胞功能和信号通路

3D细胞聚集体

l 瞬间模拟细胞组织和相互作用

l 难以维持长期培养

l 缺乏自我更新和分化的能力

类器官

来源

培养条件

类器官中的细胞类型

参考文献

胃

hPSC多能干细胞

内胚层诱导：Rock抑制剂（Y-27632）Cat#53006ES，52604ES

球状体生成：视黄酸

类器官形成：视黄酸、EGF

LGR5+ 细胞、粘液细胞、胃内分泌细胞

1

hAdSC脂肪干细胞

EGF、FGF10、WNT、胃泌素、烟酰胺和TGFβ抑制剂（A 83-01、RepSox、SB525334）

LGR5+ 细胞、小凹粘液细胞、腺体粘液细胞、主细胞和肠内分泌细胞

2

肠

hPSC

类器官形成：FGF4、WNT3A

成熟：RSpondin1、头蛋白、EGF、FGF4、WNT

肠细胞、杯状细胞、潘氏细胞和肠内分泌细胞

3

hAdSC

建立：EGF、Rspondin、头蛋白、WNT3A、烟酰胺、胃泌素、TGFβ抑制剂（A 83-01、RepSox、SB525334）、p38抑制剂（SB202190、PD 169316）

分化：p38 MAPK激酶抑制剂（BIRB 796）和烟酰胺

肠上皮衍生物和干细胞

4

结肠

hAdSC

建立：EGF、Rspondin、头蛋白、WNT3A、烟酰胺、胃泌素、TGFβ抑制剂（A 83-01、RepSox、SB525334）、p38抑制剂（SB202190、PD 169316）

分化：p38 MAPK激酶抑制剂（BIRB 796）和烟酰胺

上皮细胞和间充质衍生物

4

肝脏

hAdSC

建立：头蛋白、WNT、ROCK抑制剂（Fasudil法舒地尔、Hydroxyfasudil羟基法舒地尔、Y-33075、Chroman 1、GSK429286A、Thiazovivin

分化：胃泌素、EGF、Rspondin、FGF10、肝细胞生长因子、烟酰胺、TGFβ抑制剂（A 83-01、RepSox、SB525334）、毛喉素

功能性肝细胞

5

hiPSC

内胚层诱导：激活素A

肝脏特化：BMP4、FGF2、肝细胞生长因子

成熟：制瘤素

功能性肝细胞

6

胰腺

hAdSc

建立：TGFβ抑制剂（A 83-01、RepSox、SB525334）、头蛋白、R-Spondin 1、WNT3A、EGF、FGF10、烟酰胺

上皮导管细胞

7

前列腺

hAdSc

EGF、R-Spondin1、头蛋白、TGFβ抑制剂（A 83-01、RepSox、SB525334）、p38 MAPK激酶抑制剂（BIRB 796）、FGF10、FGF2、PGE2、烟酰胺和DHT

分化的CK5+ 基底细胞和CK8+ 腔细胞

8

肺

hPSC

内胚层诱导：激活素A

前肠内胚层分化：BMP、TGFβ抑制剂（A 83-01、RepSox、SB525334）和Wnt抑制剂（IWP-2、IWP-4、Pyrvinium pamoate扑蛲灵）

腹侧肺气道祖细胞：Wnt、BMP、FGF、RA激活剂

肺类器官：Wnt、FGF、cAMP和糖皮质激素

间充质和肺上皮细胞

9

脑

hPSC

神经诱导：N2补充剂、NEAA和肝素

分化：N2补充剂、2-巯基乙醇、胰岛素

成熟：维生素A、视黄酸

祖细胞群，产生成熟的大脑皮层神经元

10

肾脏

hPSC

中间中胚层诱导：Wnt、GSK3α抑制剂（SB 415286、SB 216763、AZD2858、BIP-135、BIO-acetoxime、CHIR-98014）

类器官形成：GSK3α抑制剂（SB 415286、SB 216763、AZD2858、BIP-135、BIO-acetoxime、CHIR-98014）、FGF9

肾元和内皮细胞

11

从原代组织和多能干细胞生成的类器官及其应用

相关的小分子化合物（抑制剂&激活剂）

产品名称

货号

产品描述

CHIR-99021

53003ES

可增强小鼠和人类胚胎干细胞的自我更新

SB-431542

53004ES

ALK5/TGF-β type I Receptor抑制剂，抑制TGF-β信号通路

LDN193189 (DM-3189)

53012ES

BMP（转录活性形态发生蛋白）信号通路抑制剂

LDN-193189 HCl

52606ES

BMP（转录活性形态发生蛋白）信号通路抑制剂

DAPT (GSI-IX,LY-374973)

52104ES

γ-分泌酶抑制剂：Notch信号通路抑制，促进胚胎干细胞神经分化

Y-27632

53006ES

ROCK的选择性抑制剂，明显降低胚胎干细胞分离诱导的细胞凋亡，提高克隆形成效率，还可以促进体外培养的人角膜上皮细胞增殖

Y-27632 dihydrochloride

52604ES

ROCK的选择性抑制剂，明显降低胚胎干细胞分离诱导的细胞凋亡，提高克隆形成效率，还可以促进体外培养的人角膜上皮细胞增殖

LY-411575 (LY411575)

53014ES

γ-分泌酶抑制剂：Notch信号通路抑制，促进胚胎干细胞神经分化和原代细胞增殖

Valproic acid

52982ES

又名丙戊酸(VPA)，是HDAC抑制剂，激活Notch-1信号通路，激活Wnt依赖的基因表达

Repsox

53016ES

TGFβR-1抑制剂，诱导iPS细胞重编程

Purmorphamine

53023ES

Smoothened激活剂：诱导成骨细胞分化，在多能间充质祖细胞中表现出成骨诱导活性；促进人纹状体神经干细胞分化

Retinoic acid (维甲酸,维A酸)

53001ES

诱导胚胎干细胞分化为神经元和神经胶质细胞，在细胞生长、分化和器官形成上发挥关键作用

Forskolin毛喉素

51001ES

腺苷酸环化酶激活剂，胞内cAMP形成的诱导剂，对心脏有正性肌力作用，可诱导细胞自噬

IWR-1

52915ES

抑制Wnt/β-catenin信号通路，可作为人胚胎干细胞和小鼠的Wnt信号通路的拮抗剂，促进β-catenin磷酸化

SB 203580

52002ES

p38 MAPK激酶抑制剂：促进胚胎干细胞分化为心肌细胞，促进胚胎干细胞增殖和自我更新

SB-202190

53005ES

高效的p38 MAPK激酶抑制剂，可诱导人胚胎干细胞向心肌细胞分化，促进神经干细胞的自我更新

Dorsomorphin dihydrochloride

53010ES

p38 MAPK激酶抑制剂；促进人内皮祖细胞增殖；促进人ES细胞分化为心肌细胞；增强小鼠ES细胞增殖和自我更新；

IDE1

53234ES

可以渗透细胞的小分子物质，可诱导人和小鼠胚胎干细胞分化为限定性内胚层细胞

IDE2

53235ES

可以渗透细胞的小分子物质，可诱导人和小鼠胚胎干细胞分化为限定性内胚层细胞

Wortmannin渥曼青霉素

52405ES

PI3K抑制剂，而PI3K是限定性内胚层形成的抑制性信号。PI3K抑制剂Wortmannin渥曼青霉素促进限定性内胚层的形成

Trichostatin A

51406ES

组蛋白去乙酰化酶抑制剂，单独用于体外培养过程中细胞存活率低，和5-氮杂胞苷(5-Azacytidine)共培养，可提高细胞存活率

5-氮杂胞苷

53160ES

和Trichostatin A共培养，可提高细胞存活率

A 83-01

53002ES

TGF-β Ⅰ型受体抑制剂、ALK5抑制剂，可抑制TGF-β诱导的上皮-间充质转移

Nicotinamid烟酰胺

51402ES

B3维生素，SIRT1抑制剂，在细胞生理学中发挥重要作用

参考文献

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