本报讯(记者 刘苏雅)由北京干细胞与再生医学研究院、中国科学院动物研究所牵头的科研团队,成功研发3D子宫胚胎植入模拟芯片,在实验室内完整复刻了人类胚胎的着床过程。这在国际上尚属首次。未来,包括该芯片在内,一批类器官芯片将在位于怀柔科学城的人类器官生理病理模拟装置(HOPE)中,持续解码人类健康难题。
我国接受辅助生殖技术治疗的患者中,约有10%经历3次以上胚胎移植,仍无法实现临床妊娠,核心原因不明。北京干细胞与再生医学研究院研究员于乐谦介绍,试管婴儿从受精卵移植完成到胚胎发育,至能被B超检测的大小,大约要两周,中间过程是无法观察的“黑箱”。而3D子宫模拟芯片将“黑箱”搬到了显微镜下。
芯片基于微流控技术,仅需利用少量经血样本,就能用子宫内膜细胞扩增出“活”的子宫组织,真实模拟人类子宫的生理和结构功能。“前期我们用干细胞构建起‘人工胚胎’,又花费近5年将它与‘人工子宫’适配,‘种子’顺利在‘土壤’扎根。”于乐谦说,芯片能动态模拟着床全流程,精准定位异常情况。
芯片需要个性化定制,直接惠及患者。相关成果近日在《细胞》发表。团队正在申请下一步的临床试验,预计两到三年内将为难以妊娠的患者带来希望。
未来,包括该芯片在内,更多的类器官芯片将在人类器官生理病理模拟装置中产出并不断完善。“当下研究人类的生理、病理变化时,经常用小鼠、猴子、猪等哺乳动物作为替代,成本高、周期长,也无法完全模拟人体内环境。”于乐谦说。正在怀柔科学城加紧建设的HOPE可以利用干细胞在体外诱导分化成不同尺度的类器官,实现“造元件、组系统、仿功能”的目标。相关研究已经启动,科研人员将聚焦人体消化系统、循环系统、生殖系统等九大系统的类器官芯片,全力开展研究,以期实现人类生理病理过程的体外模拟。