類器官（organoids）：器官芯片技術(shù)培育人胰島類器官

2019.6.20

　　近日，中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所研究員秦建華團(tuán)隊利用器官芯片技術(shù)培育人多能干細(xì)胞衍生的胰島類器官取得新進(jìn)展，相關(guān)成果發(fā)表在器官芯片領(lǐng)域刊物L(fēng)ab on a chip上，并被選為封面文章。

　　類器官（organoids）是一種通過干細(xì)胞自組織方式形成的多細(xì)胞三維復(fù)雜結(jié)構(gòu)，它能夠在體外模擬具有來源組織器官的特定結(jié)構(gòu)和功能，為發(fā)育生物學(xué)、再生醫(yī)學(xué)、疾病研究和藥物篩選等提供了一種全新的模型，被認(rèn)為是近年來生命科學(xué)領(lǐng)域的一項重大技術(shù)突破。

　　糖尿病嚴(yán)重影響人們生命健康和生活質(zhì)量，其主要病理改變是胰島功能進(jìn)行性受損，并可導(dǎo)致機體多種并發(fā)癥。體外構(gòu)建人源胰島類器官對于糖尿病替代療法、疾病機制研究和藥物開發(fā)等具有重要意義。該工作中，科研人員以人誘導(dǎo)多能干細(xì)胞（hiPSC）為來源，將前沿器官芯片技術(shù)與干細(xì)胞自組裝原理結(jié)合，在多層陣列設(shè)計的可灌注芯片上，實現(xiàn)了人多能干細(xì)胞的內(nèi)胚層定向誘導(dǎo)分化、3D動態(tài)培養(yǎng)與胰島組織形成；在體外模擬胰島發(fā)育過程，獲得了具有近生理結(jié)構(gòu)與功能特點的胰島類器官。經(jīng)過鑒定，芯片上培育的胰島類器官包含α和β細(xì)胞等多種類型，具有良好的胰島素分泌和糖刺激響應(yīng)功能。此外，研究還發(fā)現(xiàn)，培養(yǎng)環(huán)境中的機械流體刺激有利于促進(jìn)類器官成熟和功能的長期維持，揭示了組織微環(huán)境中力學(xué)因素對構(gòu)建功能性類器官的重要性。該工作利用生物工程與發(fā)育學(xué)協(xié)同策略，實現(xiàn)了芯片上類器官（organoids-on-chips）培育，并可進(jìn)一步通過芯片多功能集成和組織微環(huán)境精確模擬，建立更符合生理特點的3D類器官模型，為生命科學(xué)研究和組織器官制造等提供了一種新的思路和平臺。

　　近兩年，秦建華團(tuán)隊集成多學(xué)科交叉優(yōu)勢特點，在國際上率先將前沿器官芯片與類器官技術(shù)整合，以人多能干細(xì)胞為種子細(xì)胞，成功實現(xiàn)了芯片上的腦、肝和胰島等多種功能性類器官構(gòu)建，并用于組織器官發(fā)育、疾病模擬及生命早期環(huán)境暴露等研究（Lab on a chip, 2017，Lab on a chip，2018，Integrative Biology, 2017，ACS Biomaterials Science & Engineering, 2018），受到國際同行關(guān)注。

　　上述工作得到中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項的支持。