这项研究今天发表在电池系统这项研究表明，在不牺牲精度或控制的情况下，有可能触发并加速实验室培养器官的成熟。

该研究的作者Mo Ebrahimkhani医学博士是匹兹堡肝脏研究中心和麦高恩再生医学研究所的病理学和生物工程副教授，他说:“怀孕是9个月——新器官在出生后需要很长甚至几个月的时间才能成熟——但如果一个人需要肝脏，他们可能等不了那么长时间。”“我们证明，在17天内获得具有四种主要细胞类型和脉管系统的人类肝脏组织是可能的。我们可以在短短三个月内将组织成熟到妊娠晚期。”

易卜拉欣哈尼说，其他研究小组曾试图利用生长因子在培养皿中诱导类器官成熟，但这种方法昂贵、不稳定，而且容易出现人为错误。通常，会有不需要的组织或细胞类型——比如肠或脑细胞生长在本应是固体肝脏的中间。

使用基因工程更简洁，但也更复杂。因此，Ebrahimkhani与约翰霍普金斯大学的Patrick Cahan博士合作，使用一种机器学习系统，可以对人类肝脏成熟所需的基因进行逆向工程。

然后，易卜拉欣哈尼和他在皮特大学的合作者、医学博士萨米拉·基亚尼(Samira Kiani)一起应用基因工程技术，包括CRISPR，将大量未成熟的肝组织——最初来自人类干细胞——转化为该团队所谓的“设计肝类器官”。

类器官越成熟，就会有更多的毛细血管和基本的胆管细胞在薄薄的组织薄片上蜿蜒而行，这个微小器官的功能也就越接近它的天然人体模型。能量储存、脂肪积累、化学运输、酶活性和蛋白质产生都更接近成年人的肝功能，尽管仍不是完全匹配。

易卜拉欣哈尼设想设计的类器官有三个主要用途:药物发现、疾病建模和器官移植。由于干细胞可以来自患者自己的身体，实验室培养的器官可以个性化，因此不会有免疫排斥的威胁。

当移植到肝脏受损的小鼠体内时，易卜拉欣哈尼设计的肝类器官成功地融入了动物的身体，并继续工作——产生了动物血液中出现的人类蛋白质，延长了动物的寿命。

易卜拉欣哈尼说:“这是一个原理证明，表明这是可能的。”这项技术可能会走得更远。

“我们的参考是自然设计的人类肝脏，但你可以追求任何你喜欢的设计。例如，你可以制造一种基因开关，保护组织免受病毒的侵害，以病毒的DNA为目标并摧毁它。”“这让这种方法与众不同。”

该研究的其他作者包括共同第一作者Jeremy Velazquez和Ryan LeGraw，以及Pitt的Farzaneh Moghadam博士，Joseph Maggiore, Joshua Hislop和Silvia Liu博士;约翰霍普金斯大学的Yuqi Tan;亚利桑那州立大学的Jacquelyn Kilbourne和Christopher Plaisier博士;以及莱顿大学医学中心的戴维·卡特斯和苏珊娜·丘瓦·德·索萨·洛佩斯博士。

几位作者已经为本文中描述的方法提交了专利(WO2019237124)。

本研究得到了国家生物医学成像与生物工程研究所(R01 EB028532和R01 EB024562)、国家心肺血液研究所(R01 HL141805)、亚利桑那生物医学研究中心(ADHS16-162402)、国家糖尿病、消化和肾脏疾病研究所(P30 DK120531)和国家普通医学科学研究所(T32GM008208和R35GM124725)的支持。