皮肤类器官在器官发育机制研究、药物开发以及再生医学领域具有广阔的应用前景。皮肤膜片状类器官已广泛应用于药物和化妆品检测，但存在检测效率低、价格昂贵等不足，且难以用于高通量药物筛选。近年来，3D微球状器官模型初步展现出其在高通量药物筛选中的应用前景；然而，当前微球状类皮肤的制备多依赖于细胞随机聚集形成，存在结构仿真不足，大小均一性差等问题，影响了其转化应用。
针对上述挑战，清华大学深圳国际研究生院生物医药与健康工程研究院（iBHE）吴耀炯教授课题组研发了制备微球状皮肤类器官的新方法，该方法先用胶原蛋白凝胶与人真皮成纤维细胞（HDF）共同形成大小均一的类真皮核，随后通过搅拌式生物反应器将人角质形成细胞（HaCaT或原代表皮干细胞）与类真皮核共培养，形成附着于类真皮核表面的复层类表皮结构，并进一步通过诱导培养形成完整表皮屏障结构（图1）。与传统微球状皮肤类器官表皮层与真皮层位置颠倒不同，该方法制备的类皮肤表皮在真皮外侧（表面），与人体皮肤的结构相同。
图1 微球状皮肤类器官高通量制备流程
为实现基于该类器官的高通量自动化药物筛选，本研究在类器官中加装了代表皮肤和毛囊再生的关键信号通路，Wnt/β-catenin通路的荧光素酶报告系统，并基于该体系，筛选发现了小分子化合物米诺地尔对表皮Wnt通路的激活作用。
该类器官初步显示了其在化妆品检测和药物高通量筛选方面的应用前景，其制备技术具有规模化放大空间。
该研究成果以“The Bioengineering of Microspheric Skin Organoids and Their Application in Drug Screening”为题在Advanced Science上发表，论文共同第一作者为清华大学深圳国际研究生院博士后谢俊东和2020级博士生杨清漾同学，论文通讯作者为吴耀炯教授。本研究在国家重点研发计划、国家自然基金、深圳市科技创新委员会等项目支持下完成。
原文链接： https://doi.org/10.1002/advs.202416863
