通過追蹤肝臟再生的步驟，麻省理工學院的工程師正在努力利用肝臟的再生能力來幫助治療慢性疾病。人類的肝臟具有難以置信的再生能力。即使有高達70%的肝臟被切除，剩餘的組織也能在短短几個月內再生出一個完整的肝臟。
能夠利用這種再生能力，可以為醫生提供大量治療慢性肝病的選擇。麻省理工學院的工程師們現在已經向這個目標邁出了一步，他們創建了一個新型的肝臟組織模型，使他們能夠比以前更精確地追蹤肝臟再生的步驟。使用這種新模型可以獲得無法從小鼠或其他動物的研究中收集到的信息，這些動物的生物學與人類的生物學不盡相同。
多年來，人們一直在確定似乎參與小鼠肝臟再生的不同基因，其中一些基因似乎對人類也很重要，但他們從未設法弄清使人類肝臟細胞增殖的所有線索。本周發表在《美國國家科學院院刊》上的這項新研究已經確定了一種似乎發揮關鍵作用的分子，並且還產生了其他幾個候選分子，研究人員計劃進一步探索。
大多數需要肝臟移植的病人患有慢性疾病，如病毒性肝炎、脂肪肝或癌症。如果研究人員有一種可靠的方法來刺激肝臟自行再生，一些移植手術就可以避免了。或者，這種刺激可能被用來幫助捐贈的肝臟在移植後生長。
通過對小鼠的研究，研究人員對肝臟受傷或患病後被激活的一些再生途徑有了很大的了解。一個關鍵因素是肝細胞（在肝臟中發現的主要細胞類型）和內皮細胞之間的相互關係，內皮細胞是血管的內襯。肝細胞產生幫助血管發展的因素，而內皮細胞產生幫助肝細胞增殖的生長因子。研究人員已經確定的另一個促成因素是血管中的液體流動。在小鼠身上，血流的增加可以刺激內皮細胞產生促進再生的信號。
為了建立所有這些相互作用的模型，Bhatia的實驗室與波士頓大學威廉-F-沃倫生物醫學工程特聘教授Christopher Chen合作，後者設計了具有模仿血管的通道的微流體裝置。為了創建這些”芯片上的再生”模型，研究人員沿着這些微流體通道之一生長血管，然後加入來自人類器官捐贈者的肝細胞的多細胞球狀體聚合體。
該芯片的設計使生長因子等分子能夠在血管和肝臟球狀體之間流動。這種設置還允許研究人員輕鬆地敲除特定細胞類型中感興趣的基因，然後觀察它對整個系統的影響。利用這個系統，研究人員表明，增加液體流動本身並不能刺激肝細胞進入細胞分裂周期。然而，如果他們同時傳遞一個炎症信號（細胞因子IL-1-beta），肝細胞確實進入了細胞分裂周期。
在這項研究中，研究人員專註於刺激細胞進入細胞分裂的分子，但他們現在希望進一步跟蹤這一過程並確定完成細胞周期所需的分子。他們還希望能發現告訴肝臟何時停止再生的信號。巴蒂亞希望，最終研究人員將能夠利用這些分子來幫助治療肝衰竭患者。另一種可能性是，醫生可以將這些因素作為生物標誌物來確定病人的肝臟自行再生的可能性有多大。