除了心脏之外,还有哪些器官能“人造”呢

 

 

人造肝脏

 

新加坡科技研究局的下级研究机构——生物工程与纳米科技研究院(IBN)的科研人员研制出与人体肝脏功能近似的“人造肝脏”,可用于新药品的毒性试验,从而降低新药研发的成本。

 

肝脏是药物测试的重要器官,因为它能将药物中的毒素排除。那些无法被排除的毒素可能导致中毒或引发致命性副作用。研究人员利用含植物成分的中粘度羟丙基纤维素,制造与人体肝脏细胞功能高度相似的“人造肝脏”。

 

研究人员认为,“人造肝脏”是首个能够敏感预测肝脏对药物长期反应的测试模型,可助制药公司在早期阶段发现新药物的毒性,“从而加速新药品的研发,有效降低成本,对药品制造公司和消费者都有利”。

 

利用羟丙基纤维素,IBN制造了一种具有生物相容性的多孔支架,使得肝细胞能够自发地聚集形成三维的肝脏球体。这些球体与肝脏组织极其相似,因而可用于药物试验。IBN的创新性HepaTox芯片是一种“芯片上的肝脏”,可用于测试药物对肝脏的效果。通过将肝细胞接种与一种微流体系统,这种微型设备可用来筛查处理不同药物的能力。HepaTox芯片有8个通道,可同时对多种药物进行试验。

 

这种小型设备可以显著减少对肝细胞和药物的用量,节约成本且不会降低效率。在IBN的微孔膜夹心培养技术中,肝细胞位于微孔膜之间,微孔膜可以控制药物、营养以及氧气向肝细胞的输送,从而获得更加稳定和可重复的结果。膜的表面经过设计可刺激肝细胞与基质的相互作用,促进肝组织的形成。实验表明,微孔膜可保持肝细胞功能两个星期以上,可用于慢性肝脏毒性试验以及工业级的药物筛选。

 

人造大脑

 

奥地利一家科学院的研究人员用来源于人类皮肤的干细胞培养成微型的脑类似器官——迷你大脑。该结构虽然没有任何成熟的生理结构,但是可以成为一个潜在的研究大脑发育和认知功能障碍的模型。在此之前,研究人员已经利用人类肝细胞培养成类似人眼的结构,甚至还培养成类似大脑皮层的组织层结构等神经组织。在这项最新研究中科研人员首先将干细胞置于人工凝胶上培养成功能更加强大、结构更加复杂的,与人体大脑和身体其他部位的天然结缔组织十分相似的神经组织。然后科研人员将新生成的神经团块结构置于含有氧气和营养成分的培养液中。

 

利用显微镜观察这个迷你大脑,科研人员发现了彼此相互作用而又离散的大脑区域,但是没有任何成熟的生理结构。这可能是由于诱导大脑成熟需要接收从身体其他部位产生的生长信号。这个球状结构缺乏血管组织,所以供血不足可能是导致其即使生长十个月,其大小也只有3-4毫米直径的原因之一。

 

由于啮齿类动物大脑发育存在特定物种差异,小头畸形和其他神经发育障碍往往是难以复制的。该研究培养出的畸形结构也许能成为科研人员研究大脑发育和认知功能障碍的一个模型。研究人员还发现,从小头畸形患者的皮肤获取的干细胞培养形成的细胞团块不如来源于健康人来源的皮肤干细胞培养形成的细胞团块大。

 

通过对该线索进行追踪,研究人员发现小头畸形患者的组织块内的神经干细胞过早分化,导致正常大脑生长所需的祖细胞数量大大减少。在培养皿中用干细胞培养出大脑是一项开创性的研究,虽然要培养出功能成熟的大脑可能还需要几年时间,但是该研究培养出的豌豆大小的神经丛对研究人类神经系统疾病是非常有意义的。

 

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