功能性三有機(jī)干細(xì)胞系統(tǒng)可能會(huì)導(dǎo)致精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)的空前發(fā)展
辛辛那提兒童醫(yī)院醫(yī)學(xué)中心的日本研究小組使用誘導(dǎo)性多能干細(xì)胞(iPS)成功地同時(shí)培育了一組相連的器官,包括通過(guò)膽管相連的肝臟和胰腺。它們的成功對(duì)精密醫(yī)學(xué),器官供應(yīng)和肝病治療具有重要意義。
IPS細(xì)胞是一種干細(xì)胞,可以直接從成年細(xì)胞中生長(zhǎng)出來(lái)。它們是再生醫(yī)學(xué)中極為有前途的工具,因?yàn)樗鼈兡軌虬l(fā)育成體內(nèi)任何類(lèi)型的細(xì)胞,從神經(jīng)元和心臟細(xì)胞到胰腺和肝細(xì)胞。
科學(xué)家能夠從這些iPS細(xì)胞中創(chuàng)建類(lèi)器官,它們是人體器官的微型版本,能夠執(zhí)行多種類(lèi)型的細(xì)胞的功能,從而為研究提供了很多機(jī)會(huì)。
由Tatakeori Takebe教授領(lǐng)導(dǎo)的研究小組在Nature上發(fā)表了他們的研究,培養(yǎng)了iPS細(xì)胞,直到它們進(jìn)入消化器官之前就達(dá)到了階段。
意外的成功
為了生長(zhǎng)這些類(lèi)器官,Takebe和他的團(tuán)隊(duì)從人類(lèi)皮膚細(xì)胞開(kāi)始這一過(guò)程,將其轉(zhuǎn)化為原始干細(xì)胞并進(jìn)行培養(yǎng),直到它們形成兩個(gè)“球狀”細(xì)胞,這些細(xì)胞被分類(lèi)為前腸和中腸的早期形式。 。
一旦球狀體成熟,就將它們放置在含有生長(zhǎng)培養(yǎng)基膜的溶液中。
Takebe說(shuō):“從這時(shí)起,細(xì)胞就知道該怎么辦。”
這些細(xì)胞相互接觸,并開(kāi)始轉(zhuǎn)化為更特殊的細(xì)胞,這一過(guò)程通過(guò)附著在其上的化學(xué)標(biāo)簽可見(jiàn)。
70天后,細(xì)胞已變成能夠像人類(lèi)消化道消化和過(guò)濾食物一樣加工膽汁酸的類(lèi)器官。
這是完全出乎意料的。我們認(rèn)為我們需要添加成分或其他因素來(lái)推動(dòng)這一過(guò)程。不試圖控制這種生物過(guò)程就使我們?nèi)〉昧顺晒Α?rdquo;
除了研究人員能夠確認(rèn)類(lèi)器官能夠產(chǎn)生從肝臟流到膽管和胰腺的液體外,他們的工作也標(biāo)志著首次在完全連通的地層中同時(shí)產(chǎn)生類(lèi)器官。
Takebe說(shuō):“連接是其中最重要的部分。” “我們所做的是設(shè)計(jì)一種生產(chǎn)器官前形成階段組織的方法,使它們可以自然發(fā)育。我們正在最大限度地發(fā)揮制造多種器官的能力,就像我們的身體一樣。”
前所未有的機(jī)會(huì)
如果研究人員能夠取得這些結(jié)果并在與相連的類(lèi)器官同時(shí)形成血管的情況下,將其用作人體器官移植,則表明通過(guò)在實(shí)驗(yàn)室中通過(guò)生長(zhǎng)器官來(lái)增加器官供應(yīng)而不是依賴于器官的潛力有了重要的進(jìn)步。關(guān)于人類(lèi)捐贈(zèng)和動(dòng)物研究項(xiàng)目。
這項(xiàng)開(kāi)創(chuàng)性的工作是Takebe五年的工作的結(jié)果,Takebe從成為肝臟移植外科醫(yī)師到專(zhuān)注于縮小器官需求和器官供應(yīng)之間的差距而重新致力于。
竹部與研究的第一作者小池弘之(Hiroyuki Koike)博士(現(xiàn)在在日本日本醫(yī)學(xué)院工作)合作,能夠產(chǎn)生與亞倫·佐恩(Aaron Zorn)博士相同的結(jié)果。辛辛那提兒童醫(yī)院醫(yī)學(xué)中心干細(xì)胞和類(lèi)器官醫(yī)學(xué)中心(CuSTOM)的主任從研究的角度將其描述為“研究人類(lèi)正常發(fā)育的前所未有的機(jī)會(huì)”。
Koike說(shuō):“真正的突破是能夠建立一個(gè)完整的器官系統(tǒng),”相連的類(lèi)器官可以為患者的診斷和定制治療提供更好的畫(huà)面。
因此,這項(xiàng)工作對(duì)精確醫(yī)學(xué),開(kāi)發(fā)治療嬰兒出生的藥物的能力以及研究基因變異及其對(duì)懷孕期間器官發(fā)育的影響具有影響。
當(dāng)前的肝再生醫(yī)學(xué)方法缺乏膽管連通性。盡管我們尚需開(kāi)展大量工作,然后才能開(kāi)始進(jìn)行人體臨床試驗(yàn),但我們的多器官移植系統(tǒng)已準(zhǔn)備好解決此問(wèn)題,并且有一天可能會(huì)為肝病患者提供終生治療。”
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