东方时讯网说到人体，没有典型这样的东西。变化是规则。近年来，生物科学更加关注探索个体之间严重缺乏规范的问题，医学和制药研究人员正在提出有关将有关生物变异的见解转化为更精确和富有同情心的护理的问题。
如果可以针对每位患者量身定制疗法会怎样?如果我们可以在试错法治疗之前预测个体对药物的反应，会发生什么?是否有可能了解一个人的疾病是如何开始和发展的，以便我们能够确切地知道如何治愈它?
宾夕法尼亚大学工程与应用科学学院生物工程系副教授DanHuh通过在体外复制生物系统来寻求这些问题的答案。这些内部系统的外部副本有望提高药物疗效，同时提供有关患者健康的新知识水平。
Huh是片上器官技术或存储在不大于拇指驱动器的塑料设备中的身体系统微型副本的创新者，他将注意力扩大到使用患者自己的细胞在培养皿中设计微型器官。
最近发表在Huh主持的《自然方法》杂志上的一项研究介绍了OCTOPUS，它可以将培养皿中的器官培育到无与伦比的成熟度水平。研究负责人包括生物工程博士生EstellePark、费城儿童医院(CHOP)胃肠上皮建模项目副主任TatianaKarakasheva和宾夕法尼亚佩雷尔曼医学院儿科助理教授KathrynHamilton。CHOP胃肠上皮建模项目主任。
在这项研究中，该团队使用OCTOPUS(OrganoidCulture-basedThree-dimensionalOrganogenesisPlatformwithUnrestrictedSsupplyofsolublesignals)来更多地了解患有炎症性肠病(IBD)的儿童所面临的独特挑战.
“这项研究的目的，”Park说，“是要创造出能为细胞提供尽可能接近人体的环境的设备。我们希望他们在盘中的发展与他们来源的发展相匹配，所以我们有一个真实的副本可以学习。在这个世界上，超过90%的临床前动物研究在对人类受试者进行测试之前都失败了，而且两者的伦理都很复杂，OCTOPUS将成为当前实验室实践的宝贵补充。”
这些被称为“类器官”的培养皿中的器官于2009年首次开发，为医学研究和患者护理的重大改进打开了大门。
为了制造它们，科学家们收集器官特异性干细胞并将它们引入一滴三维凝胶中。在精心开发的化学饮食的滋养下，干细胞自发地将自己组织成一个未成熟的器官。
与构成实验室测试支柱的简单二维细胞培养相比，类器官拥有大量信息。器官由多种细胞类型组成，这些细胞不仅仅是其生物材料的总和。它们在相互交流中发展和发挥作用。
与传统细胞培养物不同，类器官允许这些关系发展。它们为研究器官如何发育和执行其专门功能提供了强大的工具。
生成大量难以获取的人体数据，类器官再现了个体患者器官的健康和异常方面。类器官越成熟，它们就越接近器官的真实复杂性。
通过OCTOPUS，Huh的团队显着推进了类器官研究的前沿，提供了一个优于传统凝胶液滴的平台。
OCTOPUS将柔软的水凝胶培养材料分成触手状的几何形状。薄而呈放射状的培养室位于美国25美分硬币大小的圆盘上，使类器官能够达到前所未有的成熟度。
“组织成熟度有限是类器官和干细胞研究中的一个重大问题，”Huh说。
“解决这个问题的努力主要集中在生物化学上，方法是开发更好的培养基配方，帮助干细胞分化成更成熟的组织。作为工程师，我们通过更加关注类器官生长的物理方面，从不同的角度解决了这个问题。通过重新设计水凝胶支架的三维几何结构，我们能够设计出传统培养模型的生化环境。OCTOPUS改善了营养物质、氧气和生长因子的运输，而无需重新制定培养基生物化学。”
本文还介绍了该平台的增强版本，称为OCTOPUS-EVO，它的成熟度更上一层楼。Huh的团队将插入物转变为可精确控制其流体环境的分隔装置，他们使用多种器官细胞类型来制造非常先进的类器官，它们开发出了功能性血管。
“我们技术的美妙之处，”Huh说，“在于它的极简主义。我们在设计设备时将可用性放在首位。OCTOPUS是一个简单的插入物，可以毫不费力地融入现有的实验室技术。该技术易于采用，并准备好立即产生影响。”
Hamilton的实验室目前使用OCTOPUS培养类器官来研究儿童的肠道疾病，他将这些设备描述为变革性的。
“医学研究人员越能忠实地再现器官在体内的作用方式，他们就越能预测患者的反应，”汉密尔顿说。“这项技术正是我们筛选药物、测试疗法、描述健康行为和定位功能障碍所需要的。我们每天都在学习新事物。”