大連化物所利用類器官晶片實現人體肝臟-胰島互作仿生類比

近日,中國科學院大連化學物理研究所微流控晶片研究組秦建華研究員團隊利用類器官晶片,建立了人誘導多能幹細胞來源的肝-胰島類器官互作體系,在體外類比人體肝臟-胰島軸及其在生理和病理條件下的糖刺激響應,為糖尿病等複雜代謝性疾病研究和新藥發現等提供了新策略和新技術。

近日,中國科學院大連化學物理研究所微流控晶片研究組(1807組)秦建華研究員團隊利用類器官晶片,建立了人誘導多能幹細胞(hiPSC)來源的肝-胰島類器官互作體系,在體外類比人體肝臟-胰島軸及其在生理和病理條件下的糖刺激響應,為糖尿病等複雜代謝性疾病研究和新藥發現等提供了新策略和新技術。

糖尿病是一種以慢性高血糖為主要特徵的複雜性代謝疾病,其發病率逐年上升,嚴重威脅人類健康。人體內糖穩態調控受多種組織的影響,包括腦、胰腺、肝臟和肌肉等,其中肝臟和胰島在血糖調控過程中存在複雜的功能聯系,在機體糖穩態調控中發揮重要作用。胰島分泌的激素(如胰高血糖和胰島素)可通過調控肝糖的合成和分解,維持體內血糖穩態的平衡。當這種調控作用失衡,往往會引起體內血糖水准失調及代謝紊亂,並可導致2型糖尿病(T2DM)發生。儘管現時已有細胞和動物模型用於糖尿病研究,但仍缺少能够反映人體複雜器官間關聯作用的研究體系。

本工作中,秦建華研究團隊將類器官與器官晶片前沿技術相結合,特色性構建了一種由人多能幹細胞衍生的肝-胰島類器官互作體系。在分區設計的微陣列晶片上實現了肝、胰島類器官的動態培養和相互作用研究,類器官功能維持可長達1個月。研究發現,這種共培養體系有利於維持肝和胰島類器官的活性,並促進肝和胰島類器官的分泌功能增强,提高器官特异性的功能基因和蛋白表達。轉錄組分析顯示,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/糖异生通路表達升高,提示這種體系有助於提升肝和胰島類器官的糖調控功能。後續,糖耐受實驗(GTT)結果顯示,在近餐後血糖濃度條件作用下(11mM),肝臟類器官對糖的利用率升高,胰島類器官的糖刺激後胰島素分泌(GSIS)功能也增强。當進一步施加高糖濃度條件後(25mM),肝和胰島類器官出現明顯的線粒體損傷和葡萄糖轉運功能下降等异常改變。結果提示,這種肝-胰類器官互作體系可反映類似人體生理和病理情况下的血糖調控特點,並類比2型糖尿病的主要病理特徵。進一步,團隊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晶片體系在疾病類比和藥物評估等方面的可行性和應用前景。

本工作首次利用類器官晶片科技,在體外再現了人體肝臟-胰島的交互作用特點及其在生理和病理條件下的糖調控響應,突破了現有傳統研究模型的局限,為2型糖尿病等複雜代謝性疾病研究和藥物開發等提供了新的策略和科技。

相關工作以“Microengineered Multi-Organoid System from hiPSCs to Recapitulate Human Liver-Islet Axis in Normal and Type 2 Diabetes”為題,發表在《先進科學》(Advanced Science)上。該工作的第一作者是我所1807組博士研究生陶婷婷。上述工作得到中科院戰略性先導科技專項A類“器官重建與製造”和國家自然科學基金等項目的支持。

文章連結:https://doi.org/10.1002/advs.202103495

資料標籤: 糖尿病 器官 肝臟
本文標題: 大連化物所利用類器官晶片實現人體肝臟-胰島互作仿生類比
永久網址: https://www.laoziliao.net/doc/1656033669762798
相关資料
Remote,Sensing,of,Environment刊發水保所呂肖良研究員團隊日光誘導葉綠素螢光研究工作進展
日光誘導葉綠素螢光是自然條件下植物光合作用過程中向外釋放的微弱光訊號。當前SIF觀測數據廣泛用於表徵不同空間和時間尺度上生態系統總初級生產力的動態特徵。大量研究表明SIF和GPP都有非常密切的聯系。更加重要的是,從統計回歸關係難以真正分清S
標籤: 科學 gpp 科普
廈大信息學院模式分析與機器智慧研究中心課題組於國際電腦視覺期刊發表人臉表情識別新方法
人臉表情識別,是電腦視覺領域的一個重要任務,在自動駕駛、智慧安防、醫療監護等領域有著廣泛的應用。面部表情可以通過非接觸的管道傳遞非語言性訊號。這些干擾資訊的存在,擴大了表情的類間相似性和類內差异性,影響了表情特徵的選取,使人臉表情識別任務更
標籤: 人臉識別算灋 電腦視覺 智慧機器 人工智慧 自我調整
北大趙清課題組在鈣鈦礦光伏資料晶面取向調控方面取得新進展
研究表明鈣鈦礦的光電效能會受到晶面取向影響,一般多晶鈣鈦礦薄膜具有多個晶面取向,晶面取向單一的純淨的鈣鈦礦晶體往往具備更好的晶體質量和更優异的器件效能。然而,由於鈣鈦礦是通過溶液製備的離子型晶體,對其晶體生長和晶面取向進行有利調控頗具挑戰。
標籤: 光伏資料 光伏 太陽能電池 晶體 調控
西雙版納植物園丨綜述,蒺藜苜蓿複葉模式建成的分子機制
近年來對豆科模式植物蒺藜苜蓿葉發育的研究讓我們對複葉形態建成的基因調控機制有了進一步的理解。蒺藜苜蓿複葉模式建成的關鍵機制:SGL1/LFY途徑調控複葉幹細胞活性;生長素的作用模型;小葉邊界劃分的調控機制;複葉背腹極性的維持和調控。
標籤: 植物