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成年人体内的大部分器官都有再生能力，可通过更新其自身细胞来保持组织的健康和正常运行。这种能力来源于成体干细胞，它们存在于大多数器官中，分裂成新的细胞，取代旧的、受损的细胞。
事实证明，实验室中可以分离和培养干细胞。在此过程中，从原器官提取出来的干细胞可以形成同一器官的微型复制品，也就是所谓的“类器官”。
与最近从乌得勒支搬到硅谷商业部门的同事Yorick Post一起，我们做了一个人类泪腺类器官，并且可以让它流泪，当然，不是通过欺负而让它哭，而是用肾上腺素刺激它从而使它分泌泪水。人类疼痛时就会释放肾上腺素。通过研究这些类器官产生的泪液，我们或许能够帮助开发治疗干眼病的方法，比如将类器官移植到人类患者体内。
微型器官
因为难于在培养皿中培养，实验室进行的干细胞研究一直阻碍重重。直到2009年，人们发现了培养肠干细胞的完美方法，这种干细胞可以长成肠道的微小复制品：一个微型器官。由于这种相似性，我们现在称这些体外模型为“类器官”。
从那时起，大多数器官都会以类器官的形式制造出来，用于研究与特定组织相关的生理学和疾病。它们最近被用来研究新冠病毒（SARS-CoV-2）如何影响不同的器官。研究发现SARS-CoV-2可以感染人类肠道，这就解释了为什么一些新冠肺炎患者会腹泻。
随着越来越多的类器官出现在实验室里，我们把目光放在了一个未被考虑过的器官上：泪腺。泪腺其实是一个非常重要的器官，它产生眼泪润滑眼睛，保护眼睛免受感染。
当泪腺功能不正常时，人们会感到瘙痒和疼痛，“干眼症”就由此产生。全世界至少有5%的成年人会患此疾病。直到现在，由于缺乏良好的人类泪腺模型，这种疾病的研究依然受到阻碍。所以我们决定通过培养泪腺类器官来建一个泪腺模型。
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腺体设计
培养类器官，首先需要从病人身上直接取下组织。我们从医院获得泪腺样本，后将其加工成小块。
这些小块被放在一滴凝胶中，就像坐在一个垫子上。重要的是，这种凝胶可以为干细胞提供三维的生长环境，让它们能够组合成任意形状。我们通过刺激泪腺干细胞分裂促使培养物生长，几天后就可以在培养皿里看到第一个球状的泪腺类器官。
这只是第一步，因为这些泪腺类器官大多含有干细胞。泪腺干细胞不同于泪腺中的成熟细胞。重要的是，干细胞本身并不能产生或流眼泪。
但是泪腺干细胞能产生成熟的能够流泪的泪腺细胞，这个过程被称为“分化”。当停止刺激干细胞分裂成其他干细胞时，“分化”就会发生。我们发现，泪腺类器官至少要经过7天的培养才能产生眼泪。
催泪器
实验的最后一步是让类器官流泪。人类感到疼痛时的哭泣是由肾上腺素受刺激所引起的。为了在培养皿中重现这一过程，我们给泪腺类器官施加肾上腺素。肾上腺素使我们的泪腺类器官像气球一样膨胀。类器官在内部分泌眼泪: 它们在哭泣，但眼泪却无处可去。
现在可以用这些泪腺类器官做些什么？首先，科学家可以用它们来研究泪腺是如何工作的: 它如何产生泪水，产生什么样的泪水，以及当泪腺不再产生泪水时会发生什么。
现在，干眼症患者必须不断地使用眼药水来润滑眼表。有了泪腺类器官，科学家们可以筛选出更好、更有效的药物来治疗干眼症。未来甚至可以将泪腺类器官移植回干眼症患者体内。
这一方法已经在唾液腺类器官的临床试验中得到应用。患头颈部癌症的患者在接受放射治疗后往往会失去唾液腺，导致口干。移植唾液腺类器官有望治疗这种疾病。
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我们留意的另一个组织是鳄鱼的泪腺，它与人类的泪腺非常相似，但有一些有趣的区别。不久的将来，我们可能会在实验室里培养出鳄鱼泪腺类器官，并且第一次在培养皿的临床环境中制造出“鳄鱼的眼泪”。
撰文：Marie Bannier-Hélaouët，乌德勒支大学Hubrecht研究所博士生
翻译：张乃欣
审校：曾小欢
引进来源：theconversation
本文来自：中国数字科技馆
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