用于造型脂肪肝疾病的多细胞肝脏芯片

非酒精性脂肪肝病（NAFLD）是全球最普遍的慢性肝病。它位于发达国家的30％的人中，并在美国约25％的人中发生。该疾病的危险因素包括肥胖，糖尿病，高胆固醇和饮食习惯不良，尽管这并不排除在没有这些风险因素的情况下的个人。

通常存在少量脂肪肝;但是，如果脂肪量占肝脏的5％或更多，这被认为是NAFLD，必须设法避免严重疾病进展。在它最坏的情况，NAFLD可能导致肝脏，肝衰竭或肝癌的肝脏，纤维化或瘢痕形成肿胀和炎症。

肝脏是一个复杂的器官，涉及NAFLD进化的生理事件涉及多个步骤和肝脏中发现的不同种类的细胞。肝脏触发器中脂肪酸的异常积累免疫细胞称为Kupffer细胞，以及内皮细胞衬里肝脏血管，以释放信号传导和化学反应性分子。这些分子刺激叫做细胞星状细胞合成和沉积纤维化蛋白，导致肝脏瘢痕形成。

NAFLD可以通过健康的饮食和运动来管理，并通过丢失和/或控制体重，但目前没有明确的治疗或治愈。开发治疗中的主要困难之一是没有准确的NAFLD模型，用于测试治疗效果。动物模型并未真正代表人类NAFLD和过去开发的人类模型的步骤也表现出局限性。已经产生了相对先进的“人工纤维化模型”，以刺激最终的纤维化开发部分的疾病序列，但它与完全疾病进展的观察结果没有完全相关。

来自Terasaki生物医学创新研究所（TIBI）的协作团队开发了先进，多细胞，结构性代表性肝脏 -芯片模型它模仿NAFLD的全进展顺序。该模型包含序列中涉及的所有四种类型的人原代细胞：Kupffer细胞，内皮细胞，星状细胞和肝细胞。

将细胞混合在一起，并在金字塔形微孔阵列中生长为多细胞微阵列;调节细胞数和比例以产生最佳形状的微观辐射，以保持与天然存在的肝组织类似的营养素和氧浓度。然后将微生物括在凝胶状物质中，以使组织更充分地匹配天然肝组织的结构和细胞对细胞相互作用。

该团队在旨在验证Stellate细胞在NAFLD中的作用中的测试中使用它们的多细胞肝脏芯片模型。他们得出结论，星状细胞似乎涉及血管形成，在脂肪酸积聚中产生化学反应化合物和一定程度。他们还得出结论，星状细胞可以与kupffer和其他肝细胞相互作用以产生某些信号分子。所有这些事件都是全NAFLD进展中的重要组成部分。

该团队还测试了脂肪酸添加到其模型的影响。结果表明，脂肪酸和活性星状细胞的存在加速炎症反应并增加了纤维化蛋白的产生，进一步验证了NAFLD自然进展的模型。

随后的测试将Tibi的NAFLD模型与通过转化生长因子（TGF）-β驱动的先前提到的人工纤维化模型。在比较两种模型时，Tibi的纤维化模型通过表现出比在人工纤维化模型中更高水平的脂肪积聚和纤维化分子来模仿NAFLD的自然进展。

此外，该团队在两种模型中测试了对抗纤维化药物的反应。测试证明，Tibi的NAFLD模型在递送药物时表现出更强大的药物运输和代谢反应。如果该模型用于筛选潜在药物治疗NAFLD，则该发现是重要的。

“我们的多细胞肝脏芯片系统是一个更先进的实验室模型，更充分地代表了NAFLD的自然进展，而不是以前的模型，”Tibi团队成员博士·李，博士说。“这是我们对比较研究的实验结果支持的。”

这是蒂巴的NAFLD模型可以用来阐明这种疾病背后的机制，并用于测试可能的药物治疗方法。它还有可能通过获得完整的阵列来个性化治疗方法细胞需要各个患者并使用它们来创造定制疾病模型。

“多细胞模型这里描述的是我们在开发个性化生理模型方面的工作水平的示范性演示，“Terasaki Institute的主任兼首席执行官Ali Khademhosseini，Ph.D.”这有可能帮助发现治疗方法普遍性和潜在的致命疾病。“

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