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Cell:科学家成功使得人体器官变得“透明化” 有望帮助开发用于器官移植的“人造器官”

来源:本站原创 2020-02-15 08:44

2020年2月15日 讯 /生物谷BIOON/ --近日,一项刊登国际杂志Cell上的研究报告中,来自德国环境健康研究中心等机构的科学家们通过研究首次成功使得完整的人类器官变得透明;利用显微镜成像技术,研究人员就能在细胞水平上揭示透明器官的复杂结构,虽得到的器官图谱就能作为3D生物打印技术的模板,未来研究人员或有望开发出患者所需要的“人造器官”。

图片来源:Singularity Hub

在生物医学研究中,当然是眼见为实了,但由于缺乏在细胞水平下对人类器官进行成像的技术,对于科学家们而言,破解人体器官的结构复杂性一直以来都是一项非常巨大的挑战,组织清除技术的最新发展使得研究人员首次获得了完全透明小鼠器官的3D细胞图像,然而,这些方法并不适用于人体器官。

由于多年甚至几十年来组织中积累了包括胶原蛋白在内的不溶性分子,人体器官会变得特别僵硬,因此,传统用于使得小鼠器官变得透明的洗涤剂对人体器官或许并不会起到作用,尤其是成人的器官。研究者Shan Zhao说道,我们必须彻底改变目前所使用的方法,从零开始不断研究寻找能使得人类器官变得透明的新型化学物质;经过反复实验后,研究人员发现了一种名为CHAPS的清洁剂,其能在完整僵硬的人体器官中制造“小洞”,这种清洁剂能够允许额外的溶液渗透入几厘米厚的人体器官中,并将其转化称为透明的结构。

当使得人体器官变得透明后,研究人员就必须处理器官成像和大量数据分析所带来的额外挑战,随后研究人员通过联合研究开发了一种新型的激光扫描显微镜,其具有很大的样品容纳能力,同时这种显微镜还能对诸如肾脏等大型器官进行成像研究,基于此,研究人员开发了一种深度学习算法来在3D模式下对数亿个细胞进行分析。

研究人员将这种技术命名为SHANEL (Small-micelle-mediated Human orgAN Efficient clearing and Labeling),该技术有望在不久的将来发展成为绘制完整人体器官图谱的关键技术,这将会极大促进我们对大脑等器官的了解,同时分析其在健康和疾病过程中的发育和功能。随着新型3D生物打印技术的出现和发展,目前人类器官的细胞图谱能用来制造大型的人体组织和器官,为了实现这一目的,研究者Erturk及其同时目前正在绘制人类主要的器官,比如从胰腺、心脏和肾脏开始。

目前全球成千上万人严重缺乏器官捐赠者,患者的等待时间和移植费用是一个真正的负担,而对人类器官细胞结构的详细深入了解或许未来有望帮助研究人员开发出功能性的人造器官来满足器官移植患者的需求。(生物谷Bioon.com)

原始出处:

Shan Zhao, Mihail Ivilinov Todorov, Ruiyao Cai, et al. Cellular and Molecular Probing of Intact Human Organs, Cell (2020) doi:10.1016/j.cell.2020.01.030

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