來自馬薩諸塞州總醫(yī)院 (MGH) 醫(yī)學(xué)工程中心 (MGH-CEM) 的一組研究人員創(chuàng)建了“芯片上的肝臟”，這是一種肝臟組織模型，可以復(fù)制整個器官中發(fā)現(xiàn)的代謝變化，并更準(zhǔn)確地反映由于暴露于環(huán)境毒素(包括藥物過量)而導(dǎo)致的肝損傷的獨特模式。他們的報告已在線發(fā)表在《科學(xué)報告》雜志上。
MGH-CEM 博士后研究員、該論文的主要作者 William McCarty 博士表示：“我們這個項目的目標(biāo)是創(chuàng)建一種肝臟組織結(jié)構(gòu)，能夠像人體內(nèi)的肝臟一樣對毒素做出反應(yīng)。”“肝臟是一個化學(xué)加工廠，但它不是一個單一的大桶;肝臟內(nèi)的不同位置對藥物和毒素的反應(yīng)不同。在這里，我們利用微流體將肝細(xì)胞的新陳代謝控制在幾個細(xì)胞的分辨率，從而允許我們創(chuàng)造的肝臟組織與人體內(nèi)的肝臟表現(xiàn)出相同的毒性模式，這些毒性模式是由藥物代謝差異引起的。”
當(dāng)血液流經(jīng)肝臟時，它通過稱為血竇的通道從動脈流向靜脈，血竇內(nèi)排列著稱為肝細(xì)胞的肝細(xì)胞。從肝竇的一端到另一端，肝細(xì)胞具有不同的代謝功能，通常受到外部因素和基因表達(dá)的控制。例如，最靠近血竇動脈端的細(xì)胞最有效地釋放以糖原形式儲存的葡萄糖，而靜脈端的細(xì)胞最有效地吸收和儲存葡萄糖。其他肝功能的類似差異是眾所周知的，代謝變化發(fā)生在整個肝竇的 25 個細(xì)胞長度上。
為了開發(fā)一種能夠更準(zhǔn)確地復(fù)制肝細(xì)胞之間代謝差異的系統(tǒng)，研究小組開發(fā)了一種微流體裝置，可以將激素或其他化學(xué)試劑分布在 20 至 40 個細(xì)胞范圍的肝細(xì)胞樣本中，從而影響肝細(xì)胞的作用從一側(cè)到另一側(cè)都不同。例如，如果將降血糖的胰島素輸入設(shè)備的兩個入口之一，同時通過另一個入口添加升血糖的胰高血糖素，肝細(xì)胞的新陳代謝就會改變，使得一側(cè)的肝細(xì)胞釋放葡萄糖，而另一側(cè)的肝細(xì)胞釋放葡萄糖。另一方面拿起它。使用其他藥物在肝細(xì)胞領(lǐng)域的氮代謝或酒精降解方面產(chǎn)生了類似的結(jié)果，并且使用誘導(dǎo)藥物代謝酶表達(dá)的分子導(dǎo)致了對乙酰氨基酚毒性作用的不同敏感區(qū)域。
“40 年來，研究人員一直在開發(fā)體外肝臟模型，但所有這些系統(tǒng)都忽略了肝竇內(nèi)存在的代謝活躍肝細(xì)胞的獨特模式”，MGH-CEM 和論文的資深作者。“我們希望這個工具，除了藥物解毒和酒精降解之外，還顯示碳水化合物和氮代謝的分區(qū)，將提高我們理解和預(yù)測毒素和新藥物對肝臟影響的能力。”
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