导读 现在,干细胞的使用使我们能够在实验室中培养所谓的类器官,例如微型肝脏、心脏或小肠。然后可以将这些微器官连接到模拟人体生物过程的微芯
现在,干细胞的使用使我们能够在实验室中培养所谓的类器官,例如微型肝脏、心脏或小肠。然后可以将这些微器官连接到模拟人体生物过程的微芯片上。这种“芯片上的器官”技术为以前无法想象的研究可能性打开了大门。
SINTEF 研究员 Frøydis Sved Skottvoll 表示:“这项技术使我们能够研究和模拟胚胎发育、月经周期或癌症扩散方式等过程。”“尤其重要的是,预计它将大大减少我们对动物测试的依赖,”她说。
这一切都始于日本研究科学家山中伸弥(Shinya Yamanaka),他成功地将皮肤细胞重新编程为干细胞,彻底改变了干细胞研究领域。这种方法突然使干细胞变得普遍可用,并为山中伸弥赢得了 2012 年诺贝尔医学奖。
几年后,研究人员成功地利用干细胞作为培育第一个“微型器官”的起点。如今,此类器官被称为“类器官”。目前正在开展工作来推进这项技术,或者更具体地说,是解决研究这些类器官的微系统的技术方面。
“我们通过利用微芯片行业开发的制造方法来制造定制的微通道网络和传感器来模拟体内发生的过程,”Scottvoll 说。“我们还能够测量类器官在基于芯片的微系统中的功能,”她说。
“芯片器官”到底是什么?
器官芯片技术由两部分组成——从干细胞培养而来的类器官,它附着在一个微小的三维芯片上,该芯片由由膜分隔的微小微流体通道网络组成。研究人员可以将各种分子引入通道,为细胞提供不同的信号,从而影响通过细胞的流体流动。
该膜充当多孔的分隔壁,使分子能够在两个不同的类器官之间扩散或运输,有点像血管的作用。这里的目的是模拟体内细胞水平上发生的生物过程。
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