甲状腺类器官助力干细胞研究新突破

甲状腺是人体最大的内分泌腺，其发育始于胚胎期第三周，起源于咽部前肠内胚层。甲状腺发育异常可导致先天性甲状腺功能减退症(CH)，影响儿童智力发育。甲状腺疾病包括自身免疫性疾病如格雷夫斯病和桥本甲状腺炎，以及因碘摄入不平衡或甲状腺手术等引起的甲状腺功能异常。近年来，甲状腺类器官技术取得进展，为研究甲状腺发育、疾病机制及个性化治疗提供了新工具。

2025年5月21日，发表在Biomolecules上题为Functional Thyroid Organoids-Powerful Stem Cell-Derived Models in Basic and Translational Research的文章综述了甲状腺类器官的最新进展，探讨其在甲状腺发育机制研究、疾病模型构建及推动甲状腺生理病理学理解方面的应用。文章还讨论了甲状腺类器官在转化医学中的潜力，包括个性化医疗中的治疗测试平台，以及在优化和应用于转化研究中面临的挑战和未来发展方向。

图示描述

1) 体内移植与甲状腺功能恢复。研究显示，无论是从胚胎干细胞还是诱导多能干细胞(iPSCs)衍生的甲状腺类器官，在移植后都能在体内环境中增强组织成熟度，从而恢复甲状腺功能。例如，小鼠胚胎干细胞(mESCs)衍生的类器官在移植后能够持续产生T4，释放甲状腺激素进入血液，并纠正甲状腺功能减退小鼠的甲状腺激素血浆水平。此外，人类胚胎干细胞(hESCs)衍生的甲状腺类器官在移植后也能恢复甲状腺刺激激素(TSH)、甲状腺激素和甲状腺标记物的表达水平。然而，不同研究之间在移植方法、评估结果方面存在差异，关键因素如移植样本的初始状态(单细胞或富含滤泡的结构)、移植的成熟度以及移植的细胞/结构数量等，对于实现甲状腺功能的恢复至关重要。此外，移植后的血管化对于确保移植组织的营养供应、氧气输送以及甲状腺激素的释放和运输至靶组织也极为关键。这些发现有助于提高移植效率，促进移植类器官的完全成熟和甲状腺激素向靶组织的输送。

图1汇总了甲状腺组织移植的研究，重点关注了移植的阶段、移植部位、细胞数量、移植后分析、甲状腺激素(TH)定量以及对甲状腺功能减退症的挽救情况。

2) 先天性甲状腺功能减退症(CH)的类器官模型。图2展示了甲状腺类器官在模拟先天性甲状腺功能减退症(CH)中的应用，以及在不同发育阶段观察到的表型。先天性甲状腺功能减退症是一种常见的先天性疾病，通常是由于甲状腺激素合成或甲状腺发育缺陷导致的。研究表明，甲状腺类器官能够模拟CH相关的基因突变对甲状腺发育的影响。例如，通过在小鼠胚胎干细胞(mESCs)衍生的甲状腺类器官中过表达或敲除特定的转录因子，如Pax8、Nkx2-1和Foxe1，可以观察到与CH相关的表型，包括甲状腺滤泡形成障碍、甲状腺激素合成缺陷等。这些结果证实了甲状腺类器官在研究甲状腺细胞命运决定、生存和组织形成机制方面的潜力，有助于揭示CH的分子机制。此外，利用患者特异性的iPSCs或通过CRISPR/Cas9技术引入患者特异性突变的干细胞来生成甲状腺类器官，可以更深入地研究CH的发病机制，并为开发新的治疗方法提供可能。这些类器官模型为研究CH的遗传基础和分子机制提供了有力的工具，有助于推动对这种疾病的理解和治疗策略的开发。

图2展示了甲状腺类器官在模拟先天性甲状腺功能减退症(CH)中的应用，以及在不同发育阶段观察到的表型。

全文总结

本文综述了甲状腺类器官的最新研究进展，重点介绍了其在模拟甲状腺发育、疾病建模及潜在临床应用中的进展。甲状腺类器官通过干细胞衍生，能够复现甲状腺的关键结构与功能，如滤泡结构和激素产生。研究者利用多能干细胞和成人组织生成类器官，模拟甲状腺发育机制及疾病特征。此外，甲状腺类器官在个性化医疗中展现出潜力，可用于测试疗法。尽管取得进展，但仍面临挑战，如优化类器官成熟度、提高移植效率等。未来的研究方向包括进一步完善类器官生成技术、探索其在再生医学中的应用，并解决临床转化中的难题。