發(fā)布日期：2018-05-21

　　Cell Death and Disease雜志發(fā)表了名為“使用’芯片消化系統(tǒng)’技術(shù)模擬放射損傷相關(guān)細(xì)胞死亡及保護(hù)性藥物療效探索”，我們就研究的結(jié)果和現(xiàn)實(shí)意義對該論文的作者進(jìn)行了采訪。哈佛大學(xué)威斯研究所的Sasan Jalili-Firoozinezhad作為第一作者接受了我們的采訪。

　　你能簡要地介紹一下你們的研究結(jié)果嗎？

　　暴露在電離輻射下，無論是因?yàn)獒t(yī)療治療需要還是意外，都可能發(fā)生以胃腸道表現(xiàn)為主要癥狀的急性放射綜合征。我們利用“芯片器官”技術(shù)建立了人體消化道模型，該模型包括人小腸絨毛上皮和血管內(nèi)皮，兩者相互連接。我們對該模型進(jìn)行輻射照射以造成輻射相關(guān)消化道損傷。照射劑量為8Gy，文獻(xiàn)提示該劑量的輻射可對人體消化道造成影響。我們發(fā)現(xiàn)上皮細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞中多種細(xì)胞損傷的標(biāo)志物水平都明顯升高。細(xì)胞損傷的表現(xiàn)包括凋亡（細(xì)胞死亡）增加、活性氧（ROS，也叫作氧自由基）水平增加、雙鏈DNA斷裂、膜脂降解、微絨毛結(jié)構(gòu)消失。細(xì)胞間連接也發(fā)生破壞，腸上皮完整性破壞，保護(hù)腸壁不受細(xì)菌及毒素侵襲的功能也因此受損。

　　使用“芯片消化系統(tǒng)”輻射模型，我們證明在遭受輻射前使用二甲基草酰甘氨酸（DMOG）能夠顯著減少細(xì)胞凋亡，降低腸上皮通透性，減少腸上皮損傷。此外，上皮細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞內(nèi)活性氧產(chǎn)生和脂質(zhì)降解也明顯減少，之前的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ椭胁⑽从^察到這一結(jié)果。

　　輻射可造成絨毛高度變矮，微絨毛變短，形態(tài)趨于不規(guī)則；DMOG可對抗輻射對消化道的損傷作用。

　　你能夠簡單介紹一下“芯片消化系統(tǒng)”嗎？你們的研究中為何對這一模型進(jìn)行了改進(jìn)？

　　“芯片消化系統(tǒng)”是一個微流體培養(yǎng)裝置，核心是一片清晰的、柔軟的、透明的硅樹脂多聚體，大小和電腦芯片相似（見頂圖）。裝置還包括兩個以單張有孔膜隔開的平行通道，腸上皮細(xì)胞排列在膜的一側(cè)，血管內(nèi)皮細(xì)胞排列在膜的另一側(cè)。兩個通道內(nèi)都充滿了培養(yǎng)液，芯片兩側(cè)的側(cè)室定期抽吸以模擬腸道蠕動。培養(yǎng)約一周后，芯片就可可出現(xiàn)絨毛結(jié)構(gòu)，并具備活體腸道的多種功能。

　　和以往的輻射模型不同，我們在芯片上加入了血管內(nèi)皮細(xì)胞，因?yàn)樽罱膭游飳W(xué)實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)血管內(nèi)皮細(xì)胞在輻射相關(guān)消化道損傷中發(fā)揮重要作用。我們的研究也證實(shí)了這一猜想：輻射處理后內(nèi)皮細(xì)胞的反應(yīng)明顯強(qiáng)于上皮細(xì)胞，主要表現(xiàn)為產(chǎn)生更多活性氧，脂質(zhì)降解、DNA斷裂、細(xì)胞凋亡更加明顯。更有趣的是，當(dāng)我們在沒有內(nèi)皮細(xì)胞的“芯片消化系統(tǒng)”模型中重復(fù)實(shí)驗(yàn)的時候，我們發(fā)現(xiàn)經(jīng)過輻射處理的腸上皮細(xì)胞并未發(fā)生典型改變，這說明內(nèi)皮細(xì)胞是輻射相關(guān)腸道功能異常的關(guān)鍵媒介。

　　你們的研究結(jié)果對于藥物研發(fā)人員、醫(yī)生、患者意味著什么？

　　未經(jīng)DMOG處理和經(jīng)過DMOG處理的模型中輻射誘導(dǎo)的細(xì)胞連接破壞、細(xì)胞內(nèi)空泡形成、上皮細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞與基底膜分離等。

　　右側(cè)氣泡：“芯片消化系統(tǒng)”可用于抗輻射藥物的研發(fā)和篩選。這些藥物可能可以拯救腫瘤患者、宇航員或者意外核事故受害者的生命。

　　人們可能因?yàn)橐馔庠馐茈婋x輻射（如核事故、宇宙航行中的宇宙射線等）或因醫(yī)學(xué)治療需要受到輻射（放療）。意外的接觸可能造成致癌性基因突變從而導(dǎo)致死亡，放療的劑量較低，但長期治療仍可產(chǎn)生副作用。因?yàn)檩椛溲芯恐胁荒苁褂媒】等?，目前抗輻射藥物的研究只能局限于動物?shí)驗(yàn)，因而無法在人群中推廣使用。在這種情況下，“芯片消化系統(tǒng)”輻射模型是研究輻射相關(guān)損傷機(jī)制潛在機(jī)制的有力工具。“芯片消化系統(tǒng)”可用于抗輻射藥物的研發(fā)和篩選。這些藥物可能可以拯救腫瘤患者、宇航員或者意外核事故受害者的生命。

　　基于你目前的研究結(jié)果，你能談?wù)勎磥淼难芯糠较騿?？或者更詳?xì)地聊一聊“芯片人體”？

　　當(dāng)動物和人遭到足以導(dǎo)致嚴(yán)重?fù)p傷劑量的全身輻射時，其死亡原因主要是輻射對腸道、肺、骨髓造成的多系統(tǒng)損傷。為此，我們將使用這些系統(tǒng)的“芯片器官”進(jìn)行造模研究輻射損傷。此外，有證據(jù)表明，輻射對腸道造成的損傷能夠影響輻射對同一個體骨髓的損傷，這種影像與腸道菌群有關(guān)。因此我們研發(fā)了新的方法，在培養(yǎng)裝置上培養(yǎng)了復(fù)雜的微生物群以模擬腸道菌群，這樣我們就能夠研究腸道菌群在輻射相關(guān)損傷中的作用了。

　　右側(cè)氣泡：…我們將不同的“芯片器官”通過內(nèi)皮細(xì)胞所在“血管通道”連接，從而制造了一個“芯片人體”…

　　我們將不同的“芯片器官”通過內(nèi)皮細(xì)胞所在“血管通道”連接，從而制造了一個“芯片人體”。我們可以利用“芯片人體”研究輻射損傷情況下各器官之間的相互作用。為了建立個體化“芯片人體”，我們使用患者活檢標(biāo)本中分離出的細(xì)胞建立了“芯片腸道”，其他研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)使用患者的誘導(dǎo)多能干細(xì)胞也能建立類似模型。現(xiàn)在我們正在利用這些新的模型，再加上生物信息學(xué)技術(shù)和計算機(jī)輔助方法，尋找新的抗輻射藥物。

來源：科學(xué)網(wǎng)