在医药研究中，模型系统的选择至关重要。传统的动物模型，像小鼠、大鼠等，虽在一定程度上推动了科研进步，但成本高昂、实验操作复杂，还面临着诸多伦理问题。而 2D 细胞培养模型，因其无法精准模拟体内真实的组织环境，使得不少在体外实验中看似有效的药物，进入动物或人体试验阶段时，效果大打折扣。因此，寻找更优的模型成为医药领域科研人员亟待攻克的难题。
近期，一项发表于Sci Rep的研究Advancing ex vivo functional whole-organ prostate gland model for regeneration and drug screening为这一困境带来了新的曙光。科研团队别出心裁地利用蚯蚓的前列腺，构建出一种体外功能性全器官模型，为再生研究和药物筛选开拓了全新的路径。
研究团队选用了非洲夜蚯蚓（Eudrilus eugeniae）作为实验对象。在实验准备阶段，科研人员为蚯蚓营造了适宜的生存环境，确保其健康生长。获取蚯蚓前列腺后，研究人员将其置于L15培养基中进行体外培养。这种培养基专为细胞生长和维持而设计，无需额外补充二氧化碳，能够为前列腺组织提供稳定的生存环境。
在培养过程中，研究人员通过显微镜观察发现，培养的前列腺展现出稳定的活力，有规律的跳动行为有力地证明了其良好的生存状态。同时，细胞膜完整性检测、组织学分析以及关键蛋白表达评估等结果均显示，在长达200天的培养期内，前列腺组织始终保持稳定，未出现明显的异常变化。研究还精准定位到前列腺前叶导管区域存在干细胞，这些干细胞为后续的再生研究提供了关键线索。
图 1：不同时间段体外器官的立体显微镜观察
再生能力研究是该项目的重要环节。研究人员对体外培养的前列腺进行后叶切除实验，以此探究其再生潜力。实验结果令人振奋：切除后的前列腺展现出强大的再生能力，在45天内能够实现完全再生。再生过程呈现出清晰的阶段性特征：切除初期，伤口处会发生一系列组织变化；随后，来自前叶和导管区域的干细胞开始活跃，新细胞不断迁移至伤口部位；到第12天，伤口处的上皮层基本覆盖完全；至第26天，前列腺已基本恢复原有形态；到第45天，完全再生完成，且不留任何疤痕。
图 2：体外前列腺腺体后叶再生
为验证该模型在药物筛选方面的可行性，研究人员引入了丙戊酸进行实验。丙戊酸是一种临床常用药物，主要用于治疗癫痫、双相情感障碍等疾病，但它对不同生物的再生作用存在差异。在本次蚯蚓前列腺体外模型实验中，丙戊酸展现出显著的促进再生效果，仅用12天就使前列腺完成完全再生，极大地缩短了再生周期。
图 3：丙戊酸对体外前列腺再生的立体显微镜观察
这项研究首次证实了蚯蚓前列腺中存在器官特异性或多能干细胞，并详细揭示了其再生的细胞机制，为深入理解干细胞行为和器官再生原理提供了重要依据。在药物筛选方面，该体外全器官模型兼顾了组织复杂性和成本效益，符合动物使用的3R原则，有望成为高效的药物筛选新平台。尽管目前该模型与人类前列腺存在一定差异，但二者在组织和细胞组成上的相似性，为模拟人类前列腺相关疾病提供了可能。
总的来说，这项研究成功构建了蚯蚓前列腺体外模型，在再生研究和药物筛选方面取得了突破性进展。不过，要将相关成果真正应用于临床实践，仍需开展大量深入研究。但不可否认的是，这一成果为生物医药领域开辟了新的研究方向，为攻克前列腺相关疾病带来了新的希望。相信在科研人员的不懈努力下，未来会有更多基于此模型的创新成果涌现，为人类健康事业做出更大贡献。
