【Technews科技新報】華盛頓大學(xué)醫(yī)學(xué)院（UW Medicine）的研究人員開發(fā)了一種使用機器人的自動化系統(tǒng)，可以將干細胞培養(yǎng)成類器官（organoids）的過程自動化，這項進步有望大幅擴展類器官在基礎(chǔ)研究和藥物研發(fā)上的應(yīng)用，主導(dǎo)研究的 Benjamin Freedman 表示，「這將是我們對抗疾病的新型秘密武器」。

過去生物相關(guān)研究所培養(yǎng)的細胞，經(jīng)常是在培養(yǎng)皿中進行二維培養(yǎng)（2D cell culture），盡管培養(yǎng)方式較為簡易、成本也較低，但與人體內(nèi)的三維生長環(huán)境相比仍舊較為單一，為了能夠進行更全面的實驗，近年來研究人員已逐漸開始將干細胞培養(yǎng)成更復(fù)雜的三維結(jié)構(gòu)，而這種與人體器官類似、卻更為迷你的組織便被稱為「類器官」（organoids）。

由于類器官與基本器官在許多方面都表現(xiàn)相似，自然成為相關(guān)生醫(yī)研究的理想選擇，但過去因為培養(yǎng)的困難性，在大規(guī)模生產(chǎn)上總是面臨挑戰(zhàn)，未來透過自動化的協(xié)助，生產(chǎn)速度與成本將有望大幅改善。

在這次的研究中，團隊先是運用液體處理機器人分別將干細胞放入 384 孔的細胞培養(yǎng)盤中，接著在 21 天內(nèi)將它們誘導(dǎo)成為腎臟類器官，每個小微孔中產(chǎn)生至少十個以上的類器官，這讓每個培養(yǎng)盤中可用于研究的類器官數(shù)量上升到數(shù)千個。

通常建立這么大規(guī)模的實驗需要花費研究人員一整天，但在機器人的協(xié)助下，大約只需 20 分鐘便可完成?！缸钪匾氖牵瑱C器人不會感到疲倦、犯錯，毫無疑問，對于像這樣重復(fù)而乏味的任務(wù)來說，機器人比人類做得更好。」

除了用來建立實驗室，研究人員還進一步訓(xùn)練機器人運用單細胞 RNA 測序（scRNA-Seq）來辨識、篩選產(chǎn)生的類器官，F(xiàn)reedman 認(rèn)為，這個系統(tǒng)讓人們能夠更好的了解這些器官的性質(zhì)，并提供一個可以改善的基準(zhǔn)，如今研究人員可以隨時運用各種方式改變步驟，并迅速察覺到哪些變化產(chǎn)生了更好的結(jié)果。

團隊也利用了這項新技術(shù)來尋找可能影響疾病的藥物。在其中一項實驗中，他們制造出了因為突變導(dǎo)致多囊性腎臟病（PKD）的類器官，并將 PKD 類器官暴露于許多物質(zhì)中，結(jié)果發(fā)現(xiàn)一種叫做 Blebbistatin 的肌球蛋白抑制劑會導(dǎo)致 PKD 類器官的囊腫數(shù)量與大小顯著增加。

Freedman 表示，這是非常出乎人意料的研究發(fā)現(xiàn)，因為肌球蛋白與 PKD 并未有任何已知的相關(guān)性。由于肌球蛋白是一種會在肌肉收縮作用相關(guān)的蛋白質(zhì)，這讓 Freedman 推測，或許肌球蛋白也與腎小管的膨脹與收縮控制相關(guān)，如果肌球蛋白功能被阻斷，或可能導(dǎo)致 PKD 患者腎臟出現(xiàn)囊腫。「這絕對是我們必須關(guān)注的一個方向」。

盡管其他研究團隊已經(jīng)利用類似的系統(tǒng)在成體干細胞方面取得了成功，但這是首次成功運用自動化系統(tǒng)從多功能干細胞（Pluripotent stem cell）中制造出類器官，由于多功能干細胞可以成為任何類型的器官，不僅僅是團隊關(guān)注的腎臟疾病，未來各種類器官的大規(guī)模培育都有望進行。

這項研究已經(jīng)在知名《細胞》期刊旗下干細胞領(lǐng)域?qū)I(yè)的《Cell Stem Cell》期刊中發(fā)布。