近日，一項刊登在國際雜志Cell Systems上的研究報告中，來自匹茲堡大學等機構(gòu)的科學家們通過研究將合成生物學與機器學習算法相結(jié)合，利用血液和膽汁處理系統(tǒng)創(chuàng)建出了人體肝臟類器官，當植入到肝臟衰竭的小鼠體內(nèi)后，實驗室培養(yǎng)的替代肝臟就能有效延長小鼠的壽命?；诒疚难芯拷Y(jié)果，未來研究人員或許有望在犧牲精度或控制的情況下誘發(fā)并加速實驗室培養(yǎng)的器官的成熟。

醫(yī)學博士Mo Ebrahimkhani指出，懷孕長達漫長的10個月，出生后機體的新生器官需要較長時間甚至數(shù)月才能夠成熟，但如果一個人需要肝臟的話，或許等不了那么長時間；本文研究結(jié)果表明，我們能夠在17天時間內(nèi)得到具有四種主要細胞類型和血管的人類肝臟組織，同時只需要三個月時間就能讓其發(fā)育成熟到妊娠晚期階段的狀態(tài)。

圖片來源： Velazquez et al.(2020), Cell Systems.

如今其他研究人員嘗試使用生長因子在培養(yǎng)皿中誘導類器官的成熟，但這代價較高，而且會得到不一致的結(jié)果，且很容易發(fā)生人為錯誤；研究者表示，通常情況下會有不需要的組織或細胞類型出現(xiàn)，比如腸道細胞或腦細胞會生長在固體肝臟組織的中間。而遺傳工程技術(shù)就比較干凈，但其協(xié)調(diào)發(fā)揮作用起來較為復雜，于是研究人員就通過聯(lián)合研究使用一種機器學習系統(tǒng)來逆向工程化人類肝臟成熟所必需的基因。

隨后研究者利用包括CRISPR在內(nèi)的遺傳工程化技術(shù)來講大量成熟的肝臟組織（來自人類干細胞）轉(zhuǎn)化成為“預先設定的肝臟類器官”。獲得的類器官越成熟，就會有越多的毛細血管和未發(fā)育的膽管細胞穿過薄薄的組織薄片，而這種微小器官的功能就越接近于其全尺寸的自然人體模型，能量儲存、脂肪積累、化學物質(zhì)轉(zhuǎn)運、酶的活性以及蛋白質(zhì)的產(chǎn)生都更接近于成年人提肝臟的功能（盡管其仍然不能完全匹配）。

這項研究中，研究人員想象的類器官應擁有三種主要用途，即藥物發(fā)現(xiàn)、疾病建模和器官移植；由于干細胞來源于患者機體，而實驗室培養(yǎng)的器官能夠進行個體化處理，所以并不會有免疫排斥的威脅出現(xiàn)。當移植到肝臟受損的小鼠機體中時，這種新型肝臟類器官就能政工整合到動物機體中，并能持續(xù)發(fā)揮作用，即產(chǎn)生出現(xiàn)在動物血液中的蛋白質(zhì)并延長動物的壽命。

最后研究者Ebrahimkhani說道，這或許是一項原則性的證明，表明該技術(shù)或許有可能未來會被更加廣泛地使用。我們所參考的是自然設計的人類肝臟，但你可以選擇任何你喜歡的設計方式，比如，可以通過遺傳開關來保護組織免受病毒損傷，并以病毒的DNA為靶點來摧毀它，這或許就會使得這種新方法變得與眾不同。（世聯(lián)博研(Bioexcellence)世聯(lián)博研Bioexcellence）

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