@ 2019.10.16 , 14:00

科学家令离体脑组织存活了数周

之前,科学家成功地将已死的猪脑复活并维持了数个小时的生命。现在,日本科学家又对小鼠的脑组织下手了,从身体剥离后又使其存活了25天——极大地增加了孤立大脑组织的生存期,从几天到几周,进而极大地降低了相应药物的研发条件。

成功的关键在于一种使组织存活的新方法:将特殊类型的薄膜与改良过的微流体装置结合在一起。

微流体设备使用微小的通道将流体输送到组织,与常规培养皿相比,在离体组织实验中具有明显优势。

除了精确的流体输送外,它们更易于定制,可以模仿某些细胞行为,并可适应较小的样品量,使我们研究细胞相互作用时更加容易。

但是对人体系统来说,仅仅数天时间不足以揭示长期影响。这就是我们当前技术的不足之处。

问题在于保持平衡。组织会很快变干,因此需要使用湿培养基保持水分。但是过多的水会阻止细胞交换组织生存所需的气体——等于淹死。

就像电影里超级反派会说的台词,新发明在简单性方面简直是天才创意。它由一个半渗透的微流体通道组成,被可渗透的人造膜和固体壁包围。这些固体壁由聚二甲基硅氧烷制成——它们是微流体设备中常用的有机硅聚合物。

因此,不是将组织一直固定在培养基浴中,而是使流体通过通道和可渗透膜进行循环,以保持组织湿润,同时仍允许细胞之间的气体交换。

研究人员说,听起来如此简单,但实现起来并不容易。

RIKEN生物系统动力学研究中心的生物化学家Nobutoshi Ota说:“由于PDMS壁和多孔膜之间形成的微通道很不寻常,因此很难控制介质的流动。但是,在对多孔膜进行反复试验和调整进口/出口流速之后,我们取得了成功。”

研究团队使用一小块脑组织——被称为超上眼神经核(SCN),负责调节哺乳动物的昼夜节律和生物节律。SCN中的神经元细胞通过在细胞之间转移肽和小分子来交换和同步相位信息,这使SCN成为研究细胞相互作用的理想对象。

这些SCN的来源——小鼠事先经过了基因编辑,因此大脑中的昼夜节律活动与荧光蛋白的产生相关。当一切正常时,组织会发出荧光。

研究人员说,与他们在更传统的培养皿中对相同组织的实验相比,新培育方式使荧光持续了25天之久。仅仅10小时后,对照组中的组织活性已下降了6%。

实验系统中的组织只能持续25天的唯一原因是,那是实验的截止时间。研究人员预计它可能会存活100天以上。

这就是他们之后的研究方向。他们相信新发明可被用于所有器官组织,而不仅仅是大脑。

Ota说:“这种方法不仅可以用于从动物身上移植出的组织,还将推动那些需要通过长期培养和观察来了解器官发生的研究,这对于组织和器官培育技术来说,是必不可少的过程。”

该研究已发表在Analytical Sciences上。

本文译自 sciencealert,由译者 majer 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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