JMT日本医疗——东京大学生产技术研究所成功开发出具有3D结构的“3D肠道芯片”①

点击量：156   日期：2022-04-01 09:18    编辑：JMT日本医疗

10月20日，东京大学生产技术研究所（东大生研）宣布，在不使用动力和特殊材料的情况下，利用在管状胶原凝胶上培养肠上皮细胞的简单方法，开发出了接近实际肠道形状的“肠芯片”。

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该成果由东京大学工业科学研究所松永幸子 副教授和中岛忠明 特聘助教、住友化学研究人员的联合研究团队得出。详情发表在英国皇家化学会出版的《Biomaterials Science》上。

肠道有多种功能。从口中摄取必要物质的功能、防止不必要物质进入体内的屏障功能、防止口腔细菌感染的肠道免疫功能、维持肠道菌群等，都是维持生命所需的重要功能。此外，食物和口服药物进入体内后，总是在肠道内被吸收，因此肠道是研究食物和口服药物的功能和毒性的重要组织。

迄今为止用于分析肠道功能的试验方法是在塑料过滤器上二维平面培养人类肠上皮细胞，制作由肠上皮细胞构成的薄片进行分析。例如，在吸收测试中，从肠上皮层上方添加一种物质，并分析其通过下方的量。

然而，实际的肠上皮具有折叠状的3D结构，其中包括细胞增殖的称为凹陷隐窝的部分和吸收物质的称为突出绒毛的部分，因此2D肠上皮片作为反映活体的评价试验不充分。作为模仿肠上皮结构，最大限度发挥肠功能的方法，目前最受期待的是在芯片上三维配置细胞，赋予高阶组织结构和功能的培养系统——脏器芯片技术。

事实上，折叠状结构是通过使用模拟肠蠕动的动力培养肠上皮细胞或通过在丝管中培养肠上皮细胞来诱导的。但是，由于需要电力和特殊材料，因此不方便，并且尚未开发出具有三种结构且可用于吸收测试的肠芯片，例如2D肠上皮片。

在此前的研究中，松永副教授等人的研究团队通过在管状胶原蛋白凝胶上培养血管细胞，成功生产出“血管芯片”。 在生物肠道的形成过程中，通过管状支架受到限制而产生的应力，肠上皮的立体结构得以形成，通过在管状胶原凝胶上培养肠上皮细胞，可以诱导出皱褶状的结构。

肠道芯片制备及评估方法示意图（来源：东京大学工业科学研究所网站）

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