日本京都大学用双器官芯片模拟脂肪肝产生机制

日本京都大学集成细胞材料科学研究所的科学家们近日设计出一种新型芯片，这一集成肠肝芯片（iGLC）能够模拟人体肠道和肝脏间的交互环境，让人们更为深入地了解不同细胞间的生理和疾病反应。这项成果在最新一期《通讯生物学》杂志上公开发表。

非酒精性脂肪性肝病（NAFLD）困扰着大量人群，但目前尚无有效的治疗方法。原因在于其涉及肠道和肝脏之间的复杂交互作用，被称为肠道—肝脏轴。由于物种差异，研究人员在小鼠等动物身上难以完全模拟这种交互反应。

为了克服这一难题，研究人员开发出iGLC平台，它将肝癌细胞系和肠道癌细胞系的细胞分别置于相互连接的微小腔室中。这些腔室通过微小的流体通道相连，通道的开关可自由控制。平台还配备了推动流体的泵，模拟人体肠道和肝脏间的循环，允许液体介质在两个腔室间流动，同时保持细胞的分离状态。这一平台还具有引入新物质的功能，如游离脂肪酸，以研究它们对肠道和肝脏的“相互作用”产生的影响。

值得注意的是，该平台的特殊设计不仅可以防止芯片吸收可能影响实验的脂肪分子，还能促进细胞的生长。在iGLC平台上培养的肠道和肝细胞的基因表达与单独培养的相同细胞相比发生了显著变化。研究人员详细记录了引入游离脂肪酸后细胞在一天或七天后发生的具体变化。实验表明，游离脂肪酸在一天内可导致细胞内DNA受损，而在七天内循环的游离脂肪酸则会在细胞中积累，导致DNA损伤加剧并最终导致细胞死亡，这一现象类似于严重的NAFLD病例。这一新型芯片技术为深入了解NAFLD及其他相关疾病提供了新的可能途径。