近日，中科院大連化學(xué)物理研究所研究員秦建華團(tuán)隊(duì)首次利用類器官芯片，建立了人誘導(dǎo)多能干細(xì)胞(hiPSC)來源的肝—胰島類器官互作體系，在體外模擬人體肝臟—胰島軸及其在生理和病理?xiàng)l件下的糖刺激響應(yīng)，突破了現(xiàn)有傳統(tǒng)研究模型的局限，為糖尿病等復(fù)雜代謝性疾病研究和新藥發(fā)現(xiàn)等提供了新策略和新技術(shù)。相關(guān)研究發(fā)表于《先進(jìn)科學(xué)》。
盡管目前已有細(xì)胞和動物模型用于糖尿病研究，但仍缺少能夠反映人體復(fù)雜器官間關(guān)聯(lián)作用的研究體系。研究中，秦建華團(tuán)隊(duì)將類器官與器官芯片前沿技術(shù)相結(jié)合，特色性構(gòu)建了一種由人多能干細(xì)胞衍生的肝—胰島類器官互作體系。在分區(qū)設(shè)計(jì)的微陣列芯片上實(shí)現(xiàn)了肝、胰島類器官的動態(tài)培養(yǎng)和相互作用研究，類器官功能維持長達(dá)一個(gè)月。
研究發(fā)現(xiàn)，這種共培養(yǎng)體系有利于維持肝和胰島類器官的活性，并促進(jìn)肝和胰島類器官的分泌功能增強(qiáng)，提高器官特異性的功能基因和蛋白表達(dá)。轉(zhuǎn)錄組分析顯示，該體系中肝類器官P450酶代謝通路和胰島類器官中的糖酵解/糖異生通路表達(dá)升高，提示這種體系有助于提升肝和胰島類器官的糖調(diào)控功能。
后續(xù)，糖耐量試驗(yàn)結(jié)果顯示，在進(jìn)餐后血糖濃度條件作用下，肝臟類器官對糖的利用率升高，胰島類器官的糖刺激后胰島素分泌功能增強(qiáng)。當(dāng)進(jìn)一步施加高糖濃度條件后，肝和胰島類器官出現(xiàn)明顯的線粒體損傷和葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)功能下降等異常改變。結(jié)果提示，這種肝—胰島類器官互作體系可反映類似人體生理和病理情況下的血糖調(diào)控特點(diǎn)，并模擬2型糖尿病的主要病理特征。團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步在該體系中加入常用降糖藥二甲雙胍，顯示該藥物可明顯改善由高糖條件引起的肝和胰島病理損傷，提示這種新型類器官互作芯片體系在疾病模擬和藥物評價(jià)等方面的可行性和應(yīng)用前景。(記者卜葉)
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