根據大學醫學院助理教授本傑明弗裡德曼（Benjamin Freedman）的說法，這一進步有望大大擴展微型器官在基礎研究和藥物研發中的應用。
“這是我們抗擊疾病的新型'秘密武器'，”弗裡德曼是UW幹細胞和再生醫學研究所的科學家，同時也是腎臟研究所的一位科學家，西北腎臟中心和UW醫學。
一篇描述這項新技術的報告將於5月17日在線期刊Cell Stem Cell上發表。主要作者是來自Freedman實驗室的研究科學家Stefan Czerniecki和Nelly Cruz以及密歇根大學醫學院腎內科助理教授Jennifer Harder博士，她是腎臟疾病專家。
弗里曼解釋說，生物醫學研究的傳統方法是將它們培養成扁平的二維薄片，這些薄片過於簡單。近年來，研究人員越來越成功地將幹細胞培育成更復雜的三維結構，稱為微器官或類器官。這些類似於基本的器官，在很多方面表現相似。儘管這些性質使得organoids成為生物醫學研究的理想選擇，但它們也對大規模生產構成挑戰。 據開發人員稱，大規模生產類固醇的能力是新型機器人技術最令人興奮的潛在應用。
在這項新研究中，研究人員使用機器人系統將幹細胞培養成類固醇的過程自動化。雖然類似的方法在成體幹細胞方面取得了成功，但這是成功自動化從多能幹細胞製備類器官的首次報道。該細胞類型是多功能的並且能夠成為任何類型的器官。
在這個過程中，液體處理機器人將幹細胞引入到每個包含多達384個微型孔的平板中，然後在21天內將它們誘導成腎臟類固醇。每個小微孔通常含有十個或更多個類器官，並且每個平板包含數千種類器官。亨利福特汽車裝配線的速度令人印象深刻，機器人可以在很短的時間內生產出許多板材。
“通常，建立一個這麼大規模的實驗將需要研究人員整整一天，而機器人可以在20分鐘內完成，”弗裡德曼說。
“最重要的是，機器人不會感到疲倦，犯錯，”他補充道。“毫無疑問，對於像這樣重複而乏味的任務來說，機器人比人類做得更好。”
研究人員進一步訓練機器人處理和分析他們產生的器官。密歇根大學腎病中心的Harder和她的同事們使用了一種稱為單細胞RNA測序的自動化尖端技術來識別類器官中發現的所有不同類型的細胞。
“我們確定這些類固醇確實類似於發育中的腎臟，但是它們含有之前未在這些培養物中表徵的非腎細胞，”Harder說。
“這些發現讓我們更好地瞭解這些器官的性質，併為我們提供了一個可以改善的基線，”弗裡德曼說。“這個高通量平臺的價值在於，我們現在可以通過多種不同方式在任何時候改變我們的程序，並快速查看哪些變化產生了更好的結果。”
為了證明這一點，研究人員發現了一種方法，可以大大增加器官中血管細胞的數量，使其更像真正的腎臟。
研究人員還利用他們的新技術來尋找可能影響疾病的藥物。在其中一項實驗中，他們產生了具有突變的類固醇，導致多囊腎病，這是一種常見的遺傳疾病，影響全球600人中的一人，並常導致腎衰竭。
在這種疾病中，腎臟和其他器官中的微小管子像氣球一樣膨脹，並形成膨脹的囊腫，擠出健康的組織。
在他們的實驗中，研究人員將多囊腎病類器官暴露於許多物質。他們發現，一種叫做blebbistatin的因子能夠阻斷一種稱為肌球蛋白的蛋白質，導致囊腫的數量和大小顯著增加。
“這是意想不到的，因為肌球蛋白不知道與PKD有關，”弗裡德曼說。肌球蛋白以其在肌肉收縮中的作用而著稱，可能會使腎小管膨脹和收縮。弗裡德曼解釋說，如果它運作不正常，可能會導致囊腫。
“這絕對是我們將要看的一條途徑，”他說。
閱讀更多 耶特智能世界 的文章
