通過結合兩種強大的技術，科學家們將糖尿病研究提升到一個全新的水平。在由哈佛大學的Kevin Kit Parker領導的一項研究中，微流體和人類產(chǎn)生胰島素的β細胞已被整合到“芯片上的胰島”中。這種新設備使科學家能夠更容易地篩選胰島素生成細胞，然后將其移植到患者體內(nèi)，測試胰島素刺激化合物，并研究糖尿病的基本生物學。

Islet-on-a-Chip的設計靈感來自人類胰腺，其中細胞島(“胰島”)從血流中接收關于葡萄糖水平的連續(xù)信息流，并根據(jù)需要調(diào)整其胰島素產(chǎn)生。

“如果我們想治愈糖尿病，我們必須恢復一個人自己制造和輸送胰島素的能力，”Xander大學干細胞與再生生物學教授，哈佛干細胞研究所(HSCI)聯(lián)合主任Douglas Melton解釋道。“在胰腺中制造的β細胞具有測量糖和分泌胰島素的作用，通常他們做得非常好。但在糖尿病患者中，這些細胞不能正常運作?，F(xiàn)在，我們可以使用干細胞制造對于他們來說，健康的β細胞。但是像所有的移植一樣，確?？梢园踩毓ぷ饔泻芏鄥⑴c。“

在將β細胞移植到患者體內(nèi)之前，必須對它們進行測試以確定它們是否正常運作。目前這樣做的方法基于20世紀70年代的技術：給予細胞葡萄糖以引發(fā)胰島素反應，收集樣品，添加試劑，并進行測量以查看每個中存在多少胰島素。手動過程需要很長時間才能完成并解釋許多臨床醫(yī)生完全放棄它。

新的自動化微型設備可實時提供結果，從而加快臨床決策制定。

“我們的設備將胰島分成不同的排列，同時向每個胰島輸送葡萄糖脈沖，并檢測產(chǎn)生多少胰島素，”該論文的共同第一作者，博士和研究人員Aaron Glieberman說。派克實驗室的候選人。“它將葡萄糖刺激和胰島素檢測結合在同一條流路中，因此可以快速為臨床醫(yī)生提供可操作的信息。該設計還使用了適合大規(guī)模生產(chǎn)的材料，這意味著更多的人可以使用它。 “

“片上胰島讓我們可以監(jiān)測捐贈或制造胰島細胞如何釋放胰島素，因為體內(nèi)的細胞可以，”哈佛大學生物工程和應用物理學家塔爾家庭教授帕克說。“這意味著我們可以在糖尿病細胞治療方面取得重大進展。該裝置可以更容易地篩選刺激胰島素分泌的藥物，測試干細胞衍生的β細胞，并研究胰島的基本生物學。沒有其他質量控制那里的技術可以快速，準確地完成。“

哈佛大學的技術開發(fā)辦公室已經(jīng)提交了與該技術相關的專利申請，并正在積極探索商業(yè)化機會。

“令人興奮的是，我們的實驗室測量胰島功能的方法從單個細胞向更大的細胞群體推進，并納入可在社區(qū)廣泛使用的設備中，”佛羅里達州立大學的共同作者Michael Roper說。 ，他的實驗室專注于胰島的基礎生物學。“現(xiàn)在，我們的設備集成了葡萄糖輸送，胰島定位和捕獲，試劑混合和胰島素檢測，并且需要的試劑少得多。因此實驗室可以使用它以相同的成本進行更多的實驗，使用更短更簡單的方法處理。”

“我的主要興趣在于糖尿病本身 - 我家里的所有成年人都患有2型糖尿病，這就是我追求科學作為職業(yè)的原因，”該研究的共同第一作者，博士后研究員Benjamin Pope說。帕克實驗室。“我很高興看到這項技術用于糖尿病研究和移植篩查，因為它可以為糖尿病提供細胞療法。

“它也是許多不同技術的完美結合，”Pope補充道。“自動胰島捕獲背后的物理學，微流體，實時傳感器及其背后的生物化學，電子和數(shù)據(jù)采集組件 - 甚至軟件。整個設備和操作系統(tǒng) - 集成了來自不同領域的許多東西，我在這個過程中學到了很多東西。“

除了應用于糖尿病外，該裝置還有望與其他組織和器官一起使用。“我們可以修改核心技術，以感知各種微生理系統(tǒng)中的功能，”Glieberman補充說。“由于能夠持續(xù)檢測細胞分泌物，我們希望能夠更容易地探索細胞如何使用蛋白質信號進行通信。這項技術最終可能會為診斷和治療的健康動態(tài)指標提供新的見解。”