您现在的位置是:首页 >新闻频道新闻 2019-09-08 09:49:46

片上器官和干细胞方法结合起来为糖尿病研究开辟新工具

由哈佛大学研究人员领导的一个研究小组表示,它已在胰岛芯片上集成了微流体和人胰岛素生成β细胞。据科学家称,这种新设备使科学家能够更容易地筛选产生胰岛素的细胞,然后将其移植到患者体内,测试胰岛素刺激性化合物,并研究糖尿病的基本生物学。

根据Kevin Kiter博士的说法,Islet-on-a-Chip的设计灵感来自人类胰腺,其中胰岛从血液中获得关于葡萄糖水平的连续信息流,并根据需要调整其胰岛素产量。塔尔哈佛大学生物工程与应用物理系教授。

“如果我们想要治愈糖尿病,我们必须恢复一个人自己制造和输送胰岛素的能力,”Xander大学干细胞和再生生物学教授,哈佛干细胞研究所(HSCI)联合主任Douglas Melton博士补充道。 )。“在胰腺中制造的β细胞具有测量糖和分泌胰岛素的作用,通常他们做得非常好。但在糖尿病患者中,这些细胞不能正常运作。现在,我们可以使用干细胞为它们制造健康的β细胞。但是像所有移植一样,确保可以安全地工作有很多参与。“

在将β细胞移植到患者体内之前,必须对它们进行测试以确定它们是否正常运作。目前这样做的方法基于20世纪70年代的技术:给予细胞葡萄糖以引发胰岛素反应,收集样品,添加试剂,并进行测量以查看每个中存在多少胰岛素。手动过程需要更长的时间来运行和解释。

新的自动化微型设备,在芯片实验室的一篇论文中描述(“ 微流控人体胰岛中的同步刺激和连续胰岛素传感,设计用于可扩展制造 ”),实时提供结果,这可以加快临床决策。

胰腺β细胞功能在糖尿病中受损,通常通过测量葡萄糖刺激期间的胰岛素分泌来评估。传统上,葡萄糖刺激的胰岛素分泌的测量涉及手动液体处理,异质刺激递送和需要大量胰岛和处理时间的酶联免疫吸附测定。虽然已经开发出微流体装置来解决这些限制中的一些,但是由于采用微流体装置的学习曲线以及大多数装置材料与大规模制造的不兼容性,传统的胰岛测试方法仍然是最常见的。我们设计并制造了一种基于微流体的热塑性芯片,与商业制造方法兼容,可自动进行胰岛加载,刺激和胰岛素感应。

“通过将人类尸体胰岛的悬浮液流到芯片上,我们确认了胰岛的自动捕获。荧光葡萄糖跟踪表明,刺激递送在两分钟的窗口内同步,与捕获的胰岛的存在或大小无关。通过自动化芯片上免疫测定连续感测胰岛素分泌,并通过荧光各向异性量化。通过将可扩展的制造材料,在线,连续胰岛素测量和精确的时空刺激整合到易于使用的设计中,胰岛芯片应加速研究和开发有效的糖尿病治疗方法。“

“我们的设备将胰岛分成不同的线,同时向每个胰岛输送葡萄糖脉冲,并检测产生多少胰岛素,”该论文的共同第一作者,Parker实验室的博士候选人Aaron Glieberman指出。“它将葡萄糖刺激和胰岛素检测结合在同一条流路中,因此可以快速为临床医生提供可操作的信息。该设计还采用了适合大规模制造的材料,这意味着更多的人将能够使用它。“

“片上胰岛让我们可以监测捐赠或制造胰岛细胞释放胰岛素的方式,因为体内的细胞可以,”帕克解释说。“这意味着我们可以为糖尿病的细胞疗法取得重大进展。该装置可以更容易地筛选刺激胰岛素分泌的药物,测试干细胞衍生的β细胞,并研究胰岛的基本生物学。没有其他质量控制技术可以快速,准确地完成。“

“令人兴奋的是,看到我们的实验室测量胰岛功能的方法从单个细胞向更大的细胞群体推进,并被整合到一个可以在社区中广泛使用的装置中,”共同作者Michael Roper博士说。佛罗里达州立大学教授,他的实验室专注于胰岛的基础生物学。“现在,我们的设备集成了葡萄糖输送,胰岛定位和捕获,试剂混合和胰岛素检测,并且需要的试剂少得多。因此,实验室可以使用它以相同的成本进行更多的实验,使用更短更简单的过程。“

“我的主要兴趣是糖尿病本身; 我家里的所有成年人都患有2型糖尿病,这就是我追求科学作为职业的原因,“该研究的共同第一作者,帕克实验室的博士后研究员Benjamin Pope博士说。“我很高兴看到这项技术用于糖尿病研究和移植筛查,因为它可以为糖尿病提供细胞疗法。

“它也是许多不同技术的完美结合。自动胰岛捕获背后的物理学,微流体,实时传感器及其背后的生物化学,电子和数据采集组件 - 甚至软件。整个设备和操作系统,集成了来自不同领域的许多东西,我在这个过程中学到了很多东西。“

除了应用于糖尿病外,该装置还有望与其他组织和器官一起使用。“我们可以修改核心技术,以感知各种微生理系统中的功能,”Glieberman补充说。“由于能够持续检测细胞分泌物,我们希望更容易探索细胞如何使用蛋白质信号进行通信。这项技术最终可能为诊断和治疗的健康动态指标提供新的见解。

郑重声明:本文版权归原作者所有,转载文章仅为传播更多信息之目的,如作者信息标记有误,请第一时间联系我们修改或删除,多谢。

相关文章