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微生理系统在多器官衰老研究中的应用2026-08-28 08:50:09

它们难以忠实地复制组织和器官的复杂结构和生理复杂性,容易引发伦理问题,带来高昂的成本,以及其他限制。MPS为衰老和人类疾病建模提供了一个可重复的高通量系统,并且有可能保真地模拟人体组织,从而推进了衰老对人体各个部位影响的研究。Pauty等构建了一种包含人类衰老成纤维细胞与血管结构的三维体外组织芯片模型,该模型通过在胶原基质中植入衰老或年轻成纤维细胞以重构血管微环境,系统评估衰老成纤维细胞及其所处的衰老微环境对人类血管生物学行为的调控机制。Giza等构建了一种灌注式MPS实验平台,该系统整合供体来源的卫星细胞及其衍生的骨骼肌束结构,旨在模拟肌肉衰老进程如肌肉减少症病理表型,并系统探究青年与老年个体来源的骨骼肌细胞在收缩功能上的差异性特征。

哈钦森-吉尔福德早衰症是由核纤层蛋白A基因点突变所致的早老性疾病,该基因突变可引发心血管疾病进展加速及其他年龄相关性异常表型。Ribas等构建了“早衰芯片”系统,旨在探究生理及病理牵张条件对血管衰老进程的调控机制。相较于传统细胞培养体系,MPS致力于更精准复现人体器官的机械力学与生化微环境。该系统通过微制造技术在芯片设备中重构组织微环境的核心特征,构建仿生组织培养体系,从而强化对人体器官完整结构与功能的体外模拟。这一特性不仅提升了临床试验结果的预测效能,同时可显著降低研究耗时与成本投入。
 
尽管目前已开发出多种用于衰老相关疾病研究的MPS,但现有研究大多局限于单一组织或器官水平。为深化对衰老机制的系统性认知,未来研究需着力构建多器官整合的芯片模型,通过将不同组织器官系统集成于单一芯片平台,逐步实现“芯片上的人类衰老”这一前沿研究构想。细胞作为理解健康与疾病机制的核心单元,其功能与行为的建模和模拟一直是传统研究模型面临的重要挑战。人工智能与组学技术的突破性进展,为构建AI虚拟细胞创造了前所未有的机遇,能够对分子、细胞及组织在不同生理病理状态下的动态行为进行系统性表征与模拟。
 
出自《细胞水平体外衰老模型的构建策略与研究进展》作者刘建玲,李双,李京。