三維(3D)器官芯片有望用于開(kāi)發(fā)新療法

英國(guó)劍橋大學(xué)網(wǎng)站近日發(fā)布公告稱(chēng)，該校研究人員開(kāi)發(fā)出一種三維(3D)器官芯片，可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)細(xì)胞活動(dòng)，有望用于開(kāi)發(fā)新療法，同時(shí)減少研究中實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的使用數(shù)量。

新設(shè)備基于導(dǎo)電聚合物海綿“支架”，研究人員將其組裝成三維的電化學(xué)晶體管。細(xì)胞在支架內(nèi)生長(zhǎng)，然后將整個(gè)裝置置于塑料管內(nèi)，細(xì)胞所需營(yíng)養(yǎng)可通過(guò)塑料管流動(dòng)。使用柔軟的海綿電極代替?zhèn)鹘y(tǒng)的金屬電極，為細(xì)胞提供了更自然的環(huán)境，也是器官芯片技術(shù)成功預(yù)測(cè)器官對(duì)不同刺激反應(yīng)的關(guān)鍵。研究人員表示，借助該裝置，他們可以新方式研究細(xì)胞和組織。

生物學(xué)研究目前仍然在培養(yǎng)皿中進(jìn)行，其中特定類(lèi)型的細(xì)胞在平坦的表面上生長(zhǎng)發(fā)育。雖然自20世紀(jì)50年代以來(lái)，借助此方法取得了不少醫(yī)學(xué)進(jìn)步，但這些二維環(huán)境并不能準(zhǔn)確展示人體細(xì)胞的原生三維環(huán)境，事實(shí)上還可能導(dǎo)致錯(cuò)誤信息。

最新研究作者、劍橋大學(xué)化學(xué)工程和生物技術(shù)系羅易斯·歐文斯博士說(shuō)：“我們現(xiàn)在需要求諸三維細(xì)胞模型以開(kāi)發(fā)下一代療法，三維細(xì)胞培養(yǎng)可以幫助我們找到新療法，并知道應(yīng)該避免哪些療法。”

研究人員稱(chēng)，其他器官芯片設(shè)備需要完全拆開(kāi)以監(jiān)控細(xì)胞的功能，但新設(shè)計(jì)允許實(shí)時(shí)連續(xù)監(jiān)測(cè)，因此，可對(duì)不同疾病及其潛在療法的效果進(jìn)行長(zhǎng)期實(shí)驗(yàn)。借助這一系統(tǒng)，他們可以監(jiān)測(cè)組織生長(zhǎng)及其對(duì)外部藥物或毒素的反應(yīng)。此外，還可以誘導(dǎo)組織罹患特定疾病，以供研究與該疾病有關(guān)的關(guān)鍵機(jī)制或發(fā)現(xiàn)正確療法。

而且，新設(shè)備還可以修改，成為多種類(lèi)型的器官芯片，如肝臟芯片、心臟芯片等，最終得到“身體芯片”，其可以模擬各種治療方法對(duì)整個(gè)身體的影響。研究人員計(jì)劃利用他們的設(shè)備開(kāi)發(fā)腸道芯片并將其附著到大腦芯片上，以研究腸道微生物組與大腦功能之間的關(guān)系。

目前，他們已在法國(guó)為該設(shè)備申請(qǐng)了專(zhuān)利。研究結(jié)果發(fā)表于最新一期的《科學(xué)進(jìn)展》雜志。 (劉霞)

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