現(xiàn)在，干細(xì)胞的使用使我們能夠在實(shí)驗(yàn)室中培養(yǎng)所謂的類器官，例如微型肝臟、心臟或小腸。然后可以將這些微器官連接到模擬人體生物過程的微芯片上。這種“芯片上的器官”技術(shù)為以前無(wú)法??想象的研究可能性打開了大門。
SINTEF 研究員 Frøydis Sved Skottvoll 表示：“這項(xiàng)技術(shù)使我們能夠研究和模擬胚胎發(fā)育、月經(jīng)周期或癌癥擴(kuò)散方式等過程。”“尤其重要的是，預(yù)計(jì)它將大大減少我們對(duì)動(dòng)物測(cè)試的依賴，”她說。
這一切都始于日本研究科學(xué)家山中伸彌(Shinya Yamanaka)，他成功地將皮膚細(xì)胞重新編程為干細(xì)胞，徹底改變了干細(xì)胞研究領(lǐng)域。這種方法突然使干細(xì)胞變得普遍可用，并為山中伸彌贏得了 2012 年諾貝爾醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。
幾年后，研究人員成功地利用干細(xì)胞作為培育第一個(gè)“微型器官”的起點(diǎn)。如今，此類器官被稱為“類器官”。目前正在開展工作來(lái)推進(jìn)這項(xiàng)技術(shù)，或者更具體地說，是解決研究這些類器官的微系統(tǒng)的技術(shù)方面。
“我們通過利用微芯片行業(yè)開發(fā)的制造方法來(lái)制造定制的微通道網(wǎng)絡(luò)和傳感器來(lái)模擬體內(nèi)發(fā)生的過程，”Scottvoll 說。“我們還能夠測(cè)量類器官在基于芯片的微系統(tǒng)中的功能，”她說。
“芯片器官”到底是什么?
器官芯片技術(shù)由兩部分組成——從干細(xì)胞培養(yǎng)而來(lái)的類器官，它附著在一個(gè)微小的三維芯片上，該芯片由由膜分隔的微小微流體通道網(wǎng)絡(luò)組成。研究人員可以將各種分子引入通道，為細(xì)胞提供不同的信號(hào)，從而影響通過細(xì)胞的流體流動(dòng)。
該膜充當(dāng)多孔的分隔壁，使分子能夠在兩個(gè)不同的類器官之間擴(kuò)散或運(yùn)輸，有點(diǎn)像血管的作用。這里的目的是模擬體內(nèi)細(xì)胞水平上發(fā)生的生物過程。
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