在動物模型中進行實驗藥物的臨床前測試在一定程度上依賴于科研人員對藥物在人體內(nèi)安全有效代謝情況的預測能力。但是小鼠和人類的藥物代謝的差異常常讓這類在臨床實驗中例行進行的評估變得具有挑戰(zhàn)性。 

近日由麻省理工學院的生物醫(yī)學工程師Sangeeta Bhatia領導的一個科研小組利用組織工程技術開發(fā)出了具有人工肝臟的“擬人”小鼠模型，這一小鼠模型或可在將來用于優(yōu)化人類藥物的開發(fā)。這一研究成果在線發(fā)表在7月11日的《美國科學院院刊》上。

“這是我們第一次在實驗室成功構(gòu)建出穩(wěn)定的肝臟移植物，”論文的作者之一，生物醫(yī)學工程師Alice Chen說。

這些人工肝臟是科研人員在實驗室中用人肝細胞制造的。研究人員將人體肝細胞、人體肝臟內(nèi)皮細胞與小鼠成纖維細胞放在一起生長，并給予它們促使細胞合成和維持功能所需的化學信號分子。隨后研究人員把這些細胞封裝到一個聚合物骨架中，將這種“肝臟”移植到了小鼠的皮下或體腔。

作者們報告說，當這些肝臟有效移植過去后，數(shù)周時間內(nèi)這些小鼠就展現(xiàn)出了人類肝臟的功能，包括人類蛋白質(zhì)的合成及人類藥物代謝。此外，研究人員還用這種人工肝臟制造出了功能性人類藥物代謝酶，幫助監(jiān)測了人類代謝物的代謝譜，并且?guī)椭藢λ幬镏g的毒性相互作用的建模。

“科學家們過去曾成功構(gòu)建具有大量人類肝臟細胞的小鼠模型。他們將人類細胞注射入小鼠體內(nèi)從而形成了包含人和小鼠兩種種屬肝細胞的嵌合肝，然而這一過程通常需要經(jīng)歷數(shù)月的時間。利用新技術，我們僅在不到2周的時間內(nèi)就制造出了人工肝臟，”Alice Chen說。

新型人工肝臟具有的另一個優(yōu)勢在于它不會受到小鼠免疫系統(tǒng)的攻擊?！拔覀兛梢酝ㄟ^調(diào)整聚合物孔徑的方法確保小鼠免疫細胞無法輕易地接近人工肝中的人類細胞，”Alice Chen說：“這使得人工肝臟能夠廣泛地適用于任何的小鼠品系，并可在數(shù)周內(nèi)對其進行功能檢測，解決了嵌合肝僅局限地適用于免疫缺陷性小鼠的問題。”

最后，研究人員表示他們希望能將這項新技術廣泛運用到安全、廉價的藥物開發(fā)中去，從而幫助在人類臨床試驗前分析出藥物可能存在的毒性作用。