双器官芯片模拟脂肪肝产生机制

日本京都大学集成细胞材料科学研究所（iCeMS）的科学家设计出一种新芯片，可将不同细胞类型保存在相互连接的微小腔室中，这一集成肠肝芯片（iGLC）可让科学家更好地了解器官之间的生理和疾病相互作用，提高对非酒精性脂肪性肝病（NAFLD）的理解。相关论文发表在最新一期《通讯生物学》杂志上。

非酒精性脂肪性肝病患者的小肠和肝脏之间的相互作用已在芯片上重现。

图片来源：高宫明迪/京都大学集成细胞材料科学研究所

NAFLD影响了相当大比例的人口，但尚未建立有效的治疗方法。这是因为NAFLD相当复杂，涉及肠道和肝脏内部及二者之间的广泛相互作用，称为肠道—肝脏轴。且由于物种之间存在差异，因此很难使用小鼠等动物对这些相互作用进行建模。

研究人员此次将来自肝癌细胞系和肠道癌细胞系的细胞置于不同的腔室，开发出他们的iGLC平台。这些腔室通过微小的流体通道连接，通道阀门可打开和关闭。平台还包括用于在腔室之间推动流体的泵，允许液体介质通过两个腔室，同时保持细胞分离，模拟人体肠道和肝脏之间的循环。这种平台还能引入新物质，例如游离脂肪酸，以测试它们对两个相互作用的“器官”的影响。

重要的是，该平台还有两种功能：一种防止芯片吸收可能影响实验的脂肪分子；另一种促进细胞生长。

与单独培养的相同细胞相比，在iGLC平台中培养的肠道和肝细胞的基因表达发生了显著变化。研究人员还记录了在引入游离脂肪酸1天或7天后细胞发生的具体变化。1天的游离脂肪酸导致细胞内DNA开始损伤，7天的循环游离脂肪酸导致它们在细胞中积累，以至于DNA损伤导致细胞死亡，类似于严重的NAFLD病例。(张梦然)