研究人員表示，這是全球首例將器官晶片技術引入到幹細胞類器官，從而孕育出胰島類器官晶片。此外，該團隊也已建立一系列「仿生」器官晶片體系，成功培育出腦、肝、心臟等多種人體重要類器官，並嘗試用於生命早期的環境暴露和藥物測試等研究。日前，該研究成果已作為封面文章發表在英國《晶片實驗室》雜誌上。
大大減少動物試驗
秦建華透露，後續的研究中，團隊還將融合多學科交叉方法與協同策略，進一步提升這些類器官的生物學功能，甚至研究不同器官之間的相互作用，解決類器官構建中的關鍵瓶頸問題，以及在體外獲得結構功能更為「仿真」的人體3D器官模型，為生命醫學研究、組織器官再造和藥物研發等提供全新策略和平台。
他說，在未來，這些類器官晶片裝置上還可集成多種生物感測器來監測對外界刺激的回應，比如，測試不同個體或病人來源類器官對藥物的反應或進行高通量藥物篩選等，這將大大減少動物試驗成本，助力新藥研發領域。
秦建華說，在體外構建胰島類器官與體內環境存在較大差異，如何獲得適宜的體外培養環境是難點和關鍵。為解決這一難題，他們從類器官晶片的仿生設計製備入手，通過在體外類比組織器官生長所需的複雜微環境，如生物流體、力學刺激、細胞間作用和生化因數濃度等，形成有利於指導幹細胞定向分化生長和類器官形態發生的條件。
提供藥物開發新模型
研究團隊利用器官晶片技術來類比腦內動態微環境，培育出具有複雜結構功能的腦類器官。這些由幹細胞衍生的腦類器官可以再現人腦早期發育的過程，包括特定神經元、不同腦區和皮層結構的分化特點等，還可用來探討不同環境因素暴露對胎兒腦發育的影響。
研究中還發現，酒精、尼古丁和重金屬鎘等可影響人神經前體細胞的分化，誘發不同腦區及皮層的發育異常，並可能對胎兒腦發育產生不良後果。這些研究為腦疾病藥物開發提供了新的模型。
他們還設計研發了一種肝類器官晶片裝置，並通過陣列可灌流的晶片生成大量的功能化微型肝類器官。這些類器官包含肝細胞和膽管細胞，具有類似人體肝臟的白蛋白和尿素分泌功能，以及對特定藥物的毒性反應，可進一步用於構建肝臟疾病模型、移植試驗和藥物篩選等方面。
（記者林永富／綜合報導）
小靈通-人體器官晶片
是近幾年發展起來的一門前沿生物科技，也是生物技術中極具特色和活力的新興領域，融合了物理、化學、生物學、醫學、材料學、工程學和微機電等多個學科，被譽為「十大新興技術」之一。人體器官晶片指的是一種在載玻片大小晶片上構建的器官生理微系統，包含有活體細胞、組織介面、生物流體和機械力等器官微環境關鍵要素。它可在體外類比人體不同組織器官的主要結構功能特徵和複雜的器官間聯繫，用以預測人體對藥物或外界不同刺激產生的反應，在生命科學和醫學研究、新藥研發、個性化醫療、毒性預測和生物防禦等領域具有廣泛應用前景。（林永富）
是近幾年發展起來的一門前沿生物科技，也是生物技術中極具特色和活力的新興領域，融合了物理、化學、生物學、醫學、材料學、工程學和微機電等多個學科，被譽為「十大新興技術」之一。人體器官晶片指的是一種在載玻片大小晶片上構建的器官生理微系統，包含有活體細胞、組織介面、生物流體和機械力等器官微環境關鍵要素。它可在體外類比人體不同組織器官的主要結構功能特徵和複雜的器官間聯繫，用以預測人體對藥物或外界不同刺激產生的反應，在生命科學和醫學研究、新藥研發、個性化醫療、毒性預測和生物防禦等領域具有廣泛應用前景。（林永富）