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用特殊凝胶可培育胰腺“类器官”
发布时间: 2021-09-15     来源: 科技日报

科技日报北京9月13日电 (记者张梦然)据英国《自然·材料》杂志13日报道,英美两国科学家合作开发的一种新方法,可利用健康或癌变的胰腺细胞培育胰腺的微小复制品。新模型可帮助研究人员开发和测试治疗胰腺癌的潜在药物。

英国癌症中心曼彻斯特研究所与美国麻省理工学院的研究人员通过使用可模拟胰腺周围细胞外环境的特殊凝胶,培育出了胰腺“类器官”,用以研究胰腺肿瘤与其环境之间的重要相互作用。与之前用于组织生长的一些凝胶不同,新凝胶是完全合成的,易于组装,并且每次生产都能保持成分一致。

研究还表明,新凝胶可用于培养其他类型的组织,包括肠道和子宫内膜组织。

传统上,实验室使用商业化组织凝胶在培养皿中培育类器官。然而,由于最广泛使用的商业凝胶是蛋白质、蛋白多糖和源自小鼠肿瘤的生长因子的复杂混合物,它因批次而异,并且存在不受欢迎的成分。大约10年前,英国癌症中心曼彻斯特研究所生物工程和机械工程教授琳达·格里菲斯开始致力于设计一种可用于生成上皮细胞的合成凝胶,这些上皮细胞与其他支持细胞一起形成排列在大多数器官中的薄片。

研究人员开发的新凝胶基于聚乙二醇(PEG),这种聚合物因不与活细胞相互作用而被广泛运用于医疗领域。通过研究围绕人体器官的细胞外基质的生化和生物物理特性,研究人员就能确定引入PEG凝胶的特征以帮助细胞在其中生长。

其中一个关键特征是存在肽配体分子,它们与被称为整合素的细胞表面蛋白相互作用。配体和整合素之间的黏性结合使细胞能够黏附在凝胶上并形成类器官。研究人员发现,在凝胶中加入源自纤连蛋白和胶原蛋白的小合成肽,可使它们生长出包括肠组织在内的各种上皮组织。研究表明,称为基质细胞的支持细胞以及免疫细胞也可在这种环境中茁壮成长。

在这项新研究中,通过使用这种凝胶,研究人员在实验室中对胰腺“类器官”与在活体小鼠中研究的组织进行比较,发现肿瘤类器官表达了许多与胰腺肿瘤中相同的整合素。此外,通常围绕肿瘤的其他类型的细胞,包括巨噬细胞(一种免疫细胞)和成纤维细胞(一种支持细胞),也能够在微环境中生长。

新凝胶的优点之一是可在实验室中轻松制造。研究人员相信这种方法可用于研究肺癌、结直肠癌和其他癌症,这样的系统也可用以分析潜在的抗癌药物如何影响肿瘤及其微环境。

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类器官,是指在实验室中利用人的干细胞培养出的微型器官,可用来构建疾病模型。要培养类器官,就得给干细胞一个适合成长的能模拟自然环境的人工环境。此时,就需要凝胶。它相当于一种可被干细胞黏附的支架。此前的凝胶由于部分元素来自小鼠体内,生化复杂性高,难以对其进行微调。但新凝胶就不一样了,它是人工产物,基于聚乙二醇,稳定性高,更加方便可控。研究人员已经用它培养出了胰腺类器官。胰腺癌是癌王,类器官可以帮助对它进行更深入的研究。