球速体育研究表明，基因工程的迷你肝脏延长了患有肝病的老鼠的寿命
想象一下，如果球速体育研究人员能够对干细胞进行编程，使它们能够生成一个完整的人体器官，因为干细胞有可能长成体内所有类型的细胞。这将使科学家能够制造用于药物测试的组织，并通过直接从病人的细胞中生长新的器官来减少对移植器官的需求。
我球速体育是一名球速体育研究人员，在这个叫做合成生物学的新领域工作，专注于创造新的生物部件和重新设计现有的生物系统。在一篇新论文中，我和我的同事展示了在实验室培养器官的关键挑战之一上取得的进展——找出产生构建功能肝脏所需的各种成熟细胞所必需的基因。
诱导多能干细胞球速体育是干细胞的一个亚组，能够产生可以在人体中构建整个器官的细胞。但球速体育是，只有当它们在适当的时间从环境中接收到适当数量的生长信号时，它们才能完成这项工作。如果发生这种情况，它们最终会产生不同类型的细胞，这些细胞可以组装并以人体器官和组织的形式成熟。
但不幸的球速体育是，由干细胞合成的组织并不总球速体育是适合于移植或药物测试，因为它们含有来自其他组织的无用细胞，或者缺乏组织成熟度和完整的血管网络，无法输送器官所需的氧气和营养物质。这就球速体育是为什么有一个框架来评估这些实验室培养的细胞和组织球速体育是否在发挥作用，以及如何使它们更像人类器官，球速体育是至关重要的。
受到这一挑战的启发，我决定建立一种合成生物学方法来读写或编程组织发育。我正在尝试用干细胞的基因语言来做这件事，类似于自然界用来形成人体器官的语言。
由基因设计形成的组织和器官
我球速体育是匹兹堡肝脏球速体育研究中心和麦高恩再生医学球速体育研究所的合成生物学和生物工程球速体育研究人员，目标球速体育是使用工程方法分析和构建新的生物系统，解决人类健康问题。我的实验室将合成生物学和再生医学结合在一个新的领域，致力于替换、再生或修复患病的器官或组织。
我选择专注于培育新的人类肝脏，因为这个器官对于控制血液中大多数化学物质的水平至关重要，比如蛋白质或糖。肝脏还能分解体内的有害化学物质，代谢体内的许多药物。但肝脏组织也很脆弱，可能会被许多疾病破坏，如肝炎或脂肪肝疾病。由于供体器官短缺，限制了肝移植。
为了制造合成器官和组织，科学家们需要能够控制干细胞，使它们能够形成不同类型的细胞，如肝细胞和血管细胞。目标球速体育是使这些干细胞成熟为微型器官，或类器官，包含血管和在自然器官中发现的正确的成人细胞类型。
协调合成组织成熟的一种方法球速体育是确定诱导一组干细胞生长、成熟和进化成一个完整的功能器官所需的基因清单。为了得出这个列表，我与Patrick Cahan和Samira Kiani合作，首先使用计算分析来识别参与将一组干细胞转化为成熟功能肝脏的基因。然后，我们的团队由我的两个学生——杰里米·贝拉斯克斯和瑞安·勒格劳领导——利用基因工程改变了我们已经确定的特定基因，并用它们来帮助从干细胞中构建和成熟人类肝脏组织。
这种组织球速体育是由一层基因工程干细胞在培养皿中培养出来的。基因程序和营养的功能球速体育是在15到17天的过程中协调肝脏类器官的形成。
肝菜
我和我的同事们首先比较了我们在实验室中培养的胎儿肝类器官中的活性基因与成人肝脏中的活性基因，使用计算分析得到了驱动胎儿肝类器官成熟为成人器官所需的基因列表。
然后，我们使用基因工程来调整基因——以及由此产生的蛋白质——干细胞进一步成熟为成年肝脏所需的蛋白质。在大约17天的过程中，我们产生了几毫米宽的小肝脏组织，但更成熟的肝脏组织含有一系列通常在人类妊娠晚期肝脏中发现的细胞。
像成熟的人类肝脏一样，这些合成肝脏能够储存、合成和代谢营养物质。虽然我们在实验室培养的肝脏很小，但我们希望将来能够扩大规模。虽然它们与成人肝脏有许多相似的特征，但它们并不完美，我们的团队仍有工作要做。例如，我们仍然需要提高肝脏组织代谢各种药物的能力。我们还需要使其更安全、更有效，以便最终应用于人类。
我们的球速体育研究证明了这些实验室肝脏在两周半的时间内成熟并发展出功能性血管网络的能力。我们相信这种方法可以为通过基因编程制造其他具有血管系统的器官铺平道路。
肝类器官提供了成人肝脏的几个关键特征，比如产生关键的血液蛋白质和调节胆汁——一种对食物消化很重要的化学物质。
当我们将实验室培养的肝组织植入患有肝病的老鼠体内时，它延长了老鼠的寿命。我们将我们的类器官命名为“设计类器官”，因为它们球速体育是通过基因设计产生的。
