合成生物学和机器学习速度创建实验室生长的肝脏

匹兹堡大学医学院的研究人员将合成生物合并了一种机器学习算法，用血液和胆汁处理系统创建人肝功能体。当用失败的肝脏植入小鼠时，实验室生长的替代肝脏延长了寿命。

今天发表的研究细胞系统，表明它可以在不牺牲精度或控制的情况下触发和加速实验室生长器官的成熟。

“怀孕是九个月 - 出生后的新器官成熟后甚至甚至几个月都需要 - 但如果一个人需要一个肝, they may not be able to wait that long," said study author Mo Ebrahimkhani, M.D., associate professor of pathology and bioengineering, and member of the Pittsburgh Liver Research Center and the McGowan Institute for Regenerative Medicine. "We showed it's possible to get human liver tissue with four main细胞类型和血管系统在17天内。我们只能在三个月内成熟到三个三个月的组织。“

其他团体试图哄有机化使用生长因子成熟在盘子中，但它昂贵，不一致和容易发生人为错误，Ebrahimkhani说。通常，有不需要的组织或细胞类型 - 例如肠或脑细胞在应该是固体肝脏的中间生长。

使用基因工程是更清洁的，但协调也更复杂。因此，Ebrahimkhani与帕特里克卡汉，博士合作，在约翰霍普金斯大学，使用机器学习系统，可以逆转工程师肝脏成熟所需的基因。

然后，Ebrahimkhani与他在Pitt，Samira Kiani，M.D.的合作伙伴一起应用基因工程技术，包括CRISPR，变成群众的未成熟肝组织 - 最初来自人体茎细胞- into团队称之为“设计师肝脏有机体”。

有机体的成熟越多，毛细血管和基本的胆管细胞越多地蜿蜒穿过薄薄的组织，而且微小器官的功能越密切媲美其全尺寸天然人类模型。能量储存，脂肪堆积，化学传输，酶活性和蛋白质生产均接近成人人肝功能，虽然仍然没有完美匹配。

Ebrahimkhani想象有三个主要用途的设计者有机体：药物发现，疾病建模和器官移植。由于干细胞可以来自患者自己的身体，因此实验室生长的器官可以是个性化的，因此没有免疫排斥的威胁。

当用受损的肝脏移植到小鼠时，Ebrahimkhani的设计师肝脏有机体成功地融入动物的身体中，并继续生产出在动物血液中出现的人类蛋白质，延长动物的生命。

Ebrahimkhani说，这是一个原则上，表明它是可能的，eBrahimkhani说。该技术可能进一步走得更远。

“我们的参考是一种自然设计的人类肝脏，但是您可以在任何您喜欢的设计之后。例如，您可以制作一个遗传开关，保护来自病毒的组织，靶向病毒的DNA并摧毁它，”Ebrahimkhani说。“这将这种方法分开了。”

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