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小方寸大作为 芯片也可再造“器官”
http://www.CRNTT.com   2019-07-02 14:43:58


 

  研究发现,芯片内胰岛培养环境中的机械流体因素对促进类器官的发育、功能成熟和维持非常有利。“在体外构建胰岛类器官与体内环境存在较大差异,如何获得适宜的体外培养环境是难点和关键。”秦建华告诉科技日报记者。

  为解决这一难题,他们从类器官芯片的仿生设计制备入手,通过在体外模拟组织器官生长所需的复杂微环境,如生物流体、力学刺激、细胞间作用和生化因子浓度等,形成有利于指导干细胞定向分化生长和类器官形态发生的条件。

  据介绍,在器官芯片内施加的生物力学因素,不仅有利于类器官形成中的营养物质交换,还会促进类器官的血管形成和成熟,这将为体外制造具有关键功能的重要组织器官提供一种新的策略和思路。

  芯片上孕育出系列“迷你”类器官

  近年来,秦建华团队一直致力于人体器官芯片与生物医学交叉学科研究,以使这些“迷你”类器官模型和高科技生物技术能够贴近人们生活,改善人类生命健康。目前,团队已创新性建立了一系列“仿生”器官芯片体系,成功培育出脑、肝、心脏等多种人体重要类器官,并尝试用于生命早期的环境暴露和药物测试等研究。

  大量人群研究发现,在妊娠期间,暴露病原体、药物和环境污染物等是导致流产或胎儿大脑发育异常的重要因素,并和成年期重大慢性疾病如糖尿病、心血管疾病等易感性有关,但至今仍缺乏合适的体外模型来支撑相关领域深入研究。

  经过前期大量试验,研究团队利用器官芯片技术来模拟脑内动态微环境,培育出具有复杂结构功能的脑类器官。这些由干细胞衍生的脑类器官可以再现人脑早期发育的过程,包括特定神经元、不同脑区和皮层结构的分化特点等,还可用来探讨不同环境因素暴露对胎儿脑发育的影响。研究中还发现,酒精、尼古丁和重金属镉等可影响人神经前体细胞的分化,诱发不同脑区及皮层的发育异常,并有可能对胎儿脑发育产生不良后果。这些研究为脑疾病药物开发等提供了新的模型。 


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