器官芯片技术应用于淋巴系统，打开淋巴研究新局面
2022-04-08 22:09:46   来源：麦姆斯咨询   评论：0   点击：

近年来，在细胞培养、微流控、组织工程和生物打印等技术持续进步的推动下，器官芯片（organ-on-a-chip）模型越来越受关注。传染病、神经科学和癌症研究等一些领域已从中受益，但血管医学领域却相对落后了。不过，这一现象可能会有所改变。

据麦姆斯咨询报道，目前，美国德克萨斯农工大学（Texas A&M University）生物医学工程助理教授Abhishek Jain博士及其同事开发出第一款淋巴管器官芯片，以模拟淋巴管的功能单元，希望该器件芯片能使研究人员更清楚地了解控制淋巴生理学和病理生理学的机械力，这将有助于确定淋巴水肿等疾病的新治疗靶点。

近期，上述研究成果以“Lymphangion-chip: a microphysiological system which supports co-culture and bidirectional signaling of lymphatic endothelial and muscle cells”为题发表在《Lab on a Chip》杂志上，Abhishek Jain博士就该项研究与Technology Networks网站主编Laura Lansdowne进行了交流。

Laura Lansdowne （LL）：为什么目前对淋巴血管疾病机制的研究很少？

Abhishek Jain（AJ）：这是因为淋巴学是血管医学的一个领域，与血液相关的血管医学相比，淋巴学长期以来研究经费不足，缺乏深入研究。而医学院很少设有专门的淋巴学专业，或与其相关的学科教育，也只有少数几个项目严格做到了这一点。尽管我们现在知道了有数百万人患有淋巴疾病，且淋巴异常会导致癌症、糖尿病等致命性疾病，但几十年来，该学科在研究中并未得到足够的重视。

LL：构成淋巴管的两种主要细胞是什么？它们在淋巴功能中起什么作用？

AJ：构成淋巴管的两种主要细胞分别是内皮细胞和肌肉细胞。内皮细胞排列在血管的内表面，在通过淋巴转运的细胞（例如免疫细胞）和内皮后面的组织之间提供保护屏障。肌肉细胞则围绕着内皮，对淋巴系统的功能至关重要。它们内在的收缩特性（内在的“淋巴泵”）代表着产生淋巴流动的主要机制。淋巴平滑肌对物理和化学刺激敏感，介导其活动的变化，并调节淋巴引流。由于淋巴内皮和平滑肌分别在形成屏障和液体运输方面发挥着重要的作用，一旦它们出现功能障碍，就可能引起许多炎症性疾病。

LL：您能谈谈更多关于新开发的淋巴管器官芯片吗？它的突出特点是什么？

AJ：器官芯片技术的最新进展允许在生理状态的微流控环境中共培养人体细胞，为体外模拟血管功能提供了另一种培养方案。然而，这些微系统还没有模拟淋巴管，并且在技术上有局限，大部分为矩形。为了应对这些复杂的挑战，我们制造了一种新型圆柱形微生理系统，支持淋巴内皮细胞和肌肉细胞近一周时间的共培养。该微生理系统有几个显著优势，使这项研究不仅新颖且令人兴奋。第一，圆柱形结构能使模拟的血管更逼真地呈现。第二，虽然血管内皮细胞和肌肉细胞的共培养已在许多先前的研究中得到证实，但对于淋巴管来说效果并不明显，且显得微不足道，因为这是一个研究不充分的领域。第三，我们严格证明了肌肉细胞如何随着时间的推移进行排列和环绕内皮细胞，并像预期的那样，在体内产生亚内皮细胞间隙。同时，淋巴管内皮细胞轴向排列，它们的生长及尺寸受器官芯片中是否存在肌肉细胞影响。最后，我们证明了内皮细胞和肌肉细胞串扰对流动性和炎症状态的敏感性，从而揭示了该生物系统具有很大潜力作为淋巴研究的强大临床前模型。

LL：如何利用该器官芯片发现淋巴血管疾病的新治疗靶点？

AJ：我们创建的是一个实验系统，可用于创建淋巴系统疾病模型。既然我们有了这个模型，就可以用它来识别新的药物靶点。但更令人激动的是，我们甚至可以用它来测试并没有用于淋巴疾病治疗预期的现有药物，也许通过该平台的测试，可以发现并能立即使患者受益的潜在药物。

LL：现在您已经通过生物工程构建了一个平台，可以研究尚未研究的疾病，那么您未来的计划是什么？

AJ：淋巴血管生理学领域如此广阔，要学习的东西还有很多，我们才刚刚开始。我们目前计划扩展的一个领域是免疫细胞的运输，并了解在健康和疾病状态下，免疫细胞如何与形成淋巴管的内皮细胞和肌肉细胞相互作用，并使它们对刺激性挑战做出反应。我们的长期目标是部署该系统以找到治疗淋巴水肿的方法，目前还没有治疗淋巴水肿的方法。

论文链接：https://doi.org/10.1039/D1LC00720C

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