糖尿病是一組以高血糖為特征的代謝性疾病，由胰島素分泌缺陷、胰島素作用缺陷或兩者兼而有之。與糖尿病相關(guān)的慢性高血糖癥不僅本身就很危險(xiǎn)，而且還會(huì)導(dǎo)致各種并發(fā)癥，引起人們的嚴(yán)重關(guān)注。糖尿病通常可分為 1 型 (T1D) 和 2 型 (T2D)，前者因胰島素分泌細(xì)胞缺陷導(dǎo)致胰島素分泌不足，后者因不健康的生活習(xí)慣導(dǎo)致胰島素分泌減少，例如由于飲食不當(dāng)和缺乏運(yùn)動(dòng)。
韓國(guó)糖尿病聯(lián)盟報(bào)告稱，2021 年約有 470 萬(wàn)韓國(guó)人被診斷出患有糖尿病，其中 90% 以上患有 T2D。世界衛(wèi)生組織和國(guó)際糖尿病聯(lián)合會(huì)預(yù)測(cè)，到2025年全球糖尿病人口將達(dá)到3億。因此，糖尿病是一個(gè)世界性問(wèn)題，許多國(guó)家都在大力研究治療該病的方法。
由 Dong-Woo Cho 教授、Ju Young Park 博士和博士領(lǐng)導(dǎo)的研究小組。POSTECH 機(jī)械工程系博士生 Joeng Ju Kim 和韓國(guó)天主教大學(xué)恩平圣母醫(yī)院眼科和視覺(jué)科學(xué)系 Jae Yon Won 教授完成了多器官芯片的開(kāi)發(fā)-應(yīng)用3D細(xì)胞打印技術(shù)緊密復(fù)制T2D病理環(huán)境的芯片。該團(tuán)隊(duì)的研究成果最近發(fā)表在Advanced Functional Materials上。
為了復(fù)制糖尿病的病理特征及其影響，研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了源自??與 T2D 密切相關(guān)的胰腺、脂肪組織和肝臟的生物墨水。然后，他們采用 3D 細(xì)胞打印技術(shù)創(chuàng)建了一個(gè)多器官單芯片芯片，該芯片具有最合適的排列以再現(xiàn) T2D 的病理特征。生物墨水用于封裝來(lái)自每個(gè)器官的細(xì)胞并創(chuàng)建人造組織，使芯片能夠復(fù)制人體中發(fā)生的復(fù)雜細(xì)胞相互作用。
該團(tuán)隊(duì)用芯片進(jìn)行實(shí)驗(yàn)以檢查各種脂肪組織與 T2D 之間的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)使用來(lái)自內(nèi)臟脂肪組織的生物墨水清楚地顯示了疾病與內(nèi)臟脂肪之間的相關(guān)性，這比皮下脂肪組織的相關(guān)性更密切。此外，在芯片上增加視網(wǎng)膜隔室導(dǎo)致視網(wǎng)膜細(xì)胞功能受損，表明該芯片也可用于研究糖尿病并發(fā)癥。
開(kāi)發(fā)的多器官芯片可用于驗(yàn)證目前臨床試驗(yàn)中糖尿病治療的療效。事實(shí)上，該設(shè)備已經(jīng)被證明與動(dòng)物和臨床試驗(yàn)一樣有效，這表明基于芯片的研究可能很快就會(huì)取代對(duì)動(dòng)物和臨床試驗(yàn)的需求。
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