肝组织模型准确复制肝细胞代谢和对毒素的反应

来自马萨诸塞州总医院 (MGH) 医学工程中心 (MGH-CEM) 的一组研究人员创建了“芯片上的肝脏”，这是一种肝脏组织模型，可以复制整个器官中发现的代谢变化，并更准确地反映由于暴露于环境毒素(包括药物过量)而导致的肝损伤的独特模式。他们的报告已在线发表在《科学报告》杂志上。

MGH-CEM 博士后研究员、该论文的主要作者 William McCarty 博士表示：“我们这个项目的目标是创建一种肝脏组织结构，能够像人体内的肝脏一样对毒素做出反应。”“肝脏是一个化学加工厂，但它不是一个单一的大桶;肝脏内的不同位置对药物和毒素的反应不同。在这里，我们利用微流体将肝细胞的新陈代谢控制在几个细胞的分辨率，从而允许我们创造的肝脏组织与人体内的肝脏表现出相同的毒性模式，这些毒性模式是由药物代谢差异引起的。”

当血液流经肝脏时，它通过称为血窦的通道从动脉流向静脉，血窦内排列着称为肝细胞的肝细胞。从肝窦的一端到另一端，肝细胞具有不同的代谢功能，通常受到外部因素和基因表达的控制。例如，最靠近血窦动脉端的细胞最有效地释放以糖原形式储存的葡萄糖，而静脉端的细胞最有效地吸收和储存葡萄糖。其他肝功能的类似差异是众所周知的，代谢变化发生在整个肝窦的 25 个细胞长度上。

为了开发一种能够更准确地复制肝细胞之间代谢差异的系统，研究小组开发了一种微流体装置，可以将激素或其他化学试剂分布在 20 至 40 个细胞范围的肝细胞样本中，从而影响肝细胞的作用从一侧到另一侧都不同。例如，如果将降血糖的胰岛素输入设备的两个入口之一，同时通过另一个入口添加升血糖的胰高血糖素，肝细胞的新陈代谢就会改变，使得一侧的肝细胞释放葡萄糖，而另一侧的肝细胞释放葡萄糖。另一方面拿起它。使用其他药物在肝细胞领域的氮代谢或酒精降解方面产生了类似的结果，并且使用诱导药物代谢酶表达的分子导致了对乙酰氨基酚毒性作用的不同敏感区域。

“40 年来，研究人员一直在开发体外肝脏模型，但所有这些系统都忽略了肝窦内存在的代谢活跃肝细胞的独特模式”，MGH-CEM 和论文的资深作者。“我们希望这个工具，除了药物解毒和酒精降解之外，还显示碳水化合物和氮代谢的分区，将提高我们理解和预测毒素和新药物对肝脏影响的能力。”

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