芯片上的人类胰腺为研究疾病开辟了新的可能性

科学家在芯片上创造了人类胰腺，使他们能够确定导致CF相关性糖尿病（CFRD）的囊性纤维化（CF）频繁和致命并发症的可能原因。

根据辛辛那提儿童医院医疗中心的研究人员的说法，使用生物工程人体胰腺类器官的小型双室装置研究非CF相关病症（如1型和2型糖尿病）的原因可能是可行的。报告Nature Communications的调查结果。

然而，首先，科学家们想知道他们的装置是否可以帮助CF患者 – 由CFTR基因突变引起的遗传性肺病。这种突变导致细胞表面的水和SALT不平衡，从而堵塞肺部粘稠的粘液。

该研究的主要研究人员和囊性纤维化研究中心（肺部医学科）主任Anjaparavanda Naren博士表示，随着CF患者年龄的增长，患CFRD的风险也越来越大。更糟糕的是，直到现在还没有一种有效的方法来研究实验室中的CFRD以寻找更好的治疗方法。

“在实验室中，CF的小鼠模型没有忠实地重建CF相关的糖尿病，并且我们无法在本研究中达到的深度研究疾病，”Naren说。 “我们的技术与人类胰腺非常相似，可能有助于我们找到治疗CF患者血糖不平衡的治疗措施，这与疾病和死亡的增加有关。”

体外芯片技术可用于研究具有该病症的特定个体的CFRD和葡萄糖失衡，从而创建在高度个性化的基础上诊断不同疾病表现的潜力。该芯片可以帮助测定不同人群的葡萄糖测量值的变异性，确定葡萄糖水平与CFTR突变类型的相关性，并测试小分子干预。

切入CFTR难题

虽然已知CFTR基因突变会引起囊性纤维化，但其在CFRD中的作用尚不清楚。为了回答这个问题，研究人员首先分离了胰腺导管上皮细胞和手术患者捐赠的胰岛。

导管类器官在称为微流体装置的透明双室中培养，该装置含有特定的生化溶液以产生胰腺上的胰腺。导管上皮细胞在顶室中培养，胰岛细胞在底室中，通过薄层多孔膜隔开，允许不同的室相互作用。

细胞生长并扩展成三维胰腺器官，模仿细胞间通讯和流动性交易所，类似于自然发育的人胰腺的功能。

当研究人员通过破坏CFTR基因表达来测试芯片上的胰腺时，它会破坏细胞与细胞的通讯，流动性交易所和负面影响的内分泌功能。这导致了胰岛素缺乏并重建了类似于在人胰腺中观察到的CFRD疾病过程，研究人员表示，这证实了CFTR基因在调节胰岛素分泌和引起CF患者糖尿病方面具有直接作用。

微流体装置自1979年以来就已存在。但其设计和功能的创新，特别是自有机体技术出现以来，现在允许研究人员生物工程化人体器官组织并在实验室环境中模拟天然器官的功能。

下一步

研究小组，包括研究第一作者和研究助理Kyu Shik Mun博士，现在将在试验研究中使用这些装置来测试FDA批准的调节CFTR基因表达的药物。目标是确定不同的CFTR药物可以减缓或逆转实验室模拟的CFRD。

此外还有合作研究的作者，辛辛那提儿童胰腺护理中心外科主任医学博士Jamie Nathan。

该研究的资金支持部分来自美国国立卫生研究院（DK080834，DK093045，P30DK117467）和囊性纤维化基金会（MUN18F0，NAREN14XX0）。

故事来源：

物料 由…提供 辛辛那提儿童医院医疗中心。注意：可以根据样式和长度编辑内容。