雙器官芯片模擬脂肪肝產(chǎn)生機制

(資料圖)

科技日報記者?張夢然

日本京都大學(xué)集成細(xì)胞材料科學(xué)研究所（iCeMS）的科學(xué)家設(shè)計出一種新芯片，可將不同細(xì)胞類型保存在相互連接的微小腔室中，這一集成腸肝芯片（iGLC）可讓科學(xué)家更好地了解器官之間的生理和疾病相互作用，提高對非酒精性脂肪性肝?。∟AFLD）的理解。相關(guān)論文發(fā)表在最新一期《通訊生物學(xué)》雜志上。

非酒精性脂肪性肝病患者的小腸和肝臟之間的相互作用已在芯片上重現(xiàn)。

圖片來源：高宮明迪/京都大學(xué)集成細(xì)胞材料科學(xué)研究所

NAFLD影響了相當(dāng)大比例的人口，但尚未建立有效的治療方法。這是因為NAFLD相當(dāng)復(fù)雜，涉及腸道和肝臟內(nèi)部及二者之間的廣泛相互作用，稱為腸道—肝臟軸。且由于物種之間存在差異，因此很難使用小鼠等動物對這些相互作用進行建模。

研究人員此次將來自肝癌細(xì)胞系和腸道癌細(xì)胞系的細(xì)胞置于不同的腔室，開發(fā)出他們的iGLC平臺。這些腔室通過微小的流體通道連接，通道閥門可打開和關(guān)閉。平臺還包括用于在腔室之間推動流體的泵，允許液體介質(zhì)通過兩個腔室，同時保持細(xì)胞分離，模擬人體腸道和肝臟之間的循環(huán)。這種平臺還能引入新物質(zhì)，例如游離脂肪酸，以測試它們對兩個相互作用的“器官”的影響。

重要的是，該平臺還有兩種功能：一種防止芯片吸收可能影響實驗的脂肪分子；另一種促進細(xì)胞生長。

與單獨培養(yǎng)的相同細(xì)胞相比，在iGLC平臺中培養(yǎng)的腸道和肝細(xì)胞的基因表達發(fā)生了顯著變化。研究人員還記錄了在引入游離脂肪酸1天或7天后細(xì)胞發(fā)生的具體變化。1天的游離脂肪酸導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)DNA開始損傷，7天的循環(huán)游離脂肪酸導(dǎo)致它們在細(xì)胞中積累，以至于DNA損傷導(dǎo)致細(xì)胞死亡，類似于嚴(yán)重的NAFLD病例。

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