多器官系统模拟正常和2型糖尿病人肝-胰岛轴

2型糖尿病(T2DM)是一种以不同器官间动态相互作用为特征的系统性多器官代谢性疾病。

胰岛-肝轴与正常血糖调节及体内平衡维持密切相关。这些器官之间的相互作用功能障碍可能导致T2DM的进展。

最近，中国科学院大连化学物理研究所(DICP)的秦建华教授领导的团队开发了一个由人诱导的多类器官系统多能干细胞(hiPSCs)模拟正常和T2DM患者的肝-胰岛轴。

这项研究发表在先进的科学2021年12月23日。

秦教授说:“干细胞衍生的类器官是一类新的3D组织，具有体内对应物的关键结构和功能特征。”

这一新开发的多类器官系统可以在生理和病理条件下模拟人类肝脏-胰岛轴，并使hipsc衍生的肝脏和胰岛类器官3D共培养达30天。

研究人员发现，在这种灌注微流体3D培养系统中，生成的肝脏和胰岛类器官表现出良好的生长和改善的组织特异性功能。

“敏感的葡萄糖受到刺激胰岛素分泌来自胰岛类器官，它增加了肝脏类器官对葡萄糖的利用，”秦教授说。这反映了在这个灌注共培养系统中，两个器官之间的合作相互作用。

转录分析显示，激活的信号通路与肝脏和胰岛类器官中的葡萄糖/CYP450代谢和糖酵解/糖异生有关。

更重要的是，这个微流体胰岛肝瀑样系统展示线粒体功能障碍在高血糖状态下，葡萄糖转运能力下降，这可能与抗糖尿病药物治疗的缓解有关。

这个新颖的系统不仅可以反映反馈回路而且还对高血糖和抗糖尿病药物表现出相关反应，这是传统细胞培养和动物模型不容易实现的。”“这将为研究复杂的T2DM发病机制和药物开发提供一个独特的平台。”