科學家成功使得人體器官變得“透明化” 有望幫助開發用於器官移植的“人造器官”

作者:佚名 來源:生物穀 日期:20-02-15

        近日,一項刊登國際雜誌Cell上的研究報告中,來自德國環境健康研究中心等機構的科學家們通過研究首次成功使得完整的人類器官變得透明;利用顯微鏡成像技術,研究人員就能在細胞水平上揭示透明器官的複雜結構,雖得到的器官圖譜就能作為3D生物打印技術的模板,未來研究人員或有望開發出患者所需要的“人造器官”。

        在生物醫學研究中,當然是眼見為實了,但由於缺乏在細胞水平下對人類器官進行成像的技術,對於科學家們而言,破解人體器官的結構複雜性一直以來都是一項非常巨大的挑戰,組織清除技術的最新發展使得研究人員首次獲得了完全透明小鼠器官的3D細胞圖像,然而,這些方法並不適用於人體器官。

        由於多年甚至幾十年來組織中積累了包括膠原蛋白在內的不溶性分子,人體器官會變得特別僵硬,因此,傳統用於使得小鼠器官變得透明的洗滌劑對人體器官或許並不會起到作用,尤其是成人的器官。研究者Shan Zhao說道,我們必須徹底改變目前所使用的方法,從零開始不斷研究尋找能使得人類器官變得透明的新型化學物質;經過反複實驗後,研究人員發現了一種名為CHAPS的清潔劑,其能在完整僵硬的人體器官中製造“小洞”,這種清潔劑能夠允許額外的溶液滲透入幾厘米厚的人體器官中,並將其轉化稱為透明的結構。

        當使得人體器官變得透明後,研究人員就必須處理器官成像和大量數據分析所帶來的額外挑戰,隨後研究人員通過聯合研究開發了一種新型的激光掃描顯微鏡,其具有很大的樣品容納能力,同時這種顯微鏡還能對諸如腎髒等大型器官進行成像研究,基於此,研究人員開發了一種深度學習算法來在3D模式下對數億個細胞進行分析。

        研究人員將這種技術命名為SHANEL (Small-micelle-mediated Human orgAN Efficient clearing and Labeling),該技術有望在不久的將來發展成為繪製完整人體器官圖譜的關鍵技術,這將會極大促進我們對大腦等器官的了解,同時分析其在健康和疾病過程中的發育和功能。隨著新型3D生物打印技術的出現和發展,目前人類器官的細胞圖譜能用來製造大型的人體組織和器官,為了實現這一目的,研究者Erturk及其同時目前正在繪製人類主要的器官,比如從胰腺、心髒和腎髒開始。

        目前全球成千上萬人嚴重缺乏器官捐贈者,患者的等待時間和移植費用是一個真正的負擔,而對人類器官細胞結構的詳細深入了解或許未來有望幫助研究人員開發出功能性的人造器官來滿足器官移植患者的需求。

關鍵字:透明化,人造器官

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