Выращивание органоидов — перспективная биоинженерная технология 3D-культивирования клеток, целью которой является создание различных самоорганизующихся жизнеспособных моделей биологических органов, обладающих организационными свойствами, отражающими развивающийся орган.[1][2] Такие модели, «зачатки» искусственных органов, названные органоидами (англ. organoid, не путать с органеллами) используются учёными для изучения и моделирования органогенеза, моделирования опухолей и различных заболеваний, которым могут быть подвержены определённые органы, тестирования и скрининга на них различных лекарственных препаратов и токсичных веществ, а также для экспериментов по замене органов или терапии повреждённых органов трансплантатами[3][4][5][6][7][8][2].
Идея об искусственном выращивании человеческих органов появилась в середине XX века, с того момента, как людям начали пересаживать органы доноров. Даже при возможности пересаживать большинство органов пациентам, в настоящее время очень остро стоит вопрос донорства. Большое количество пациентов умирают, не дождавшись своего органа[9]. Искусственное выращивание органов в теории может спасти миллионы человеческих жизней. Некоторые успехи в этом направлении уже достигнуты с помощью методов регенеративной медицины.
Эмбриоиды или эмбриональные тельца представляют собой трёхмерные агрегаты клеток, где представлены клетки всех трёх зародышевых листков, необходимых для образования органов и тканей организма. В условиях лаборатории их можно получить различными способами культивирования из недифференцированных ИПСК[10][11][12]. Формирование эмбриональных телец является обычным методом, используемым для дифференциации ИПСК в различные клеточные линии.
Поскольку, на ранних стадиях эмбриоиды нередко сильно дезорганизованы и не могут образовывать структуры, хоть сколько-нибудь похожие на эмбрион, их можно использовать только для поиска сигнальных молекул, необходимых для дифференцировки различных типов клеток, а также для создания популяций клеток предшественников[13]. Однако при соответствующих условиях (в частности под воздействием аминокислоты пролина[14]) эмбриоиды начинают претерпевать морфологические изменения аналогичные гаструляции эмбриона, генерируя типы клеток, соответствующие трем зародышевым листкам. Такие эмбриоиды сперва спонтанно образуют узелок, который без помощи и сигналов извне становится центром регулирующим пространственную организацию зародыша с учётом трех осей тела и направляет полярность дифференцировки клеток во время дальнейшего эмбриогенеза. Так эмбриоид превращается в гаструлоид[15][16][17]. Гаструлоиды это трехмерные агрегаты плюрипотентных стволовых клеток, которые при соответствующих условиях культивирования развивают эмбрионоподобную организацию с тремя ортогональными осями и точным распределением множественных производных трех зародышевых листков[16][17][18].