根据大学医学院助理教授本杰明弗里德曼（Benjamin Freedman）的说法，这一进步有望大大扩展微型器官在基础研究和药物研发中的应用。
“这是我们抗击疾病的新型'秘密武器'，”弗里德曼是UW干细胞和再生医学研究所的科学家，同时也是肾脏研究所的一位科学家，西北肾脏中心和UW医学。
一篇描述这项新技术的报告将于5月17日在线期刊Cell Stem Cell上发表。主要作者是来自Freedman实验室的研究科学家Stefan Czerniecki和Nelly Cruz以及密歇根大学医学院肾内科助理教授Jennifer Harder博士，她是肾脏疾病专家。
弗里曼解释说，生物医学研究的传统方法是将它们培养成扁平的二维薄片，这些薄片过于简单。近年来，研究人员越来越成功地将干细胞培育成更复杂的三维结构，称为微器官或类器官。这些类似于基本的器官，在很多方面表现相似。尽管这些性质使得organoids成为生物医学研究的理想选择，但它们也对大规模生产构成挑战。据开发人员称，大规模生产类固醇的能力是新型机器人技术最令人兴奋的潜在应用。
在这项新研究中，研究人员使用机器人系统将干细胞培养成类固醇的过程自动化。虽然类似的方法在成体干细胞方面取得了成功，但这是成功自动化从多能干细胞制备类器官的首次报道。该细胞类型是多功能的并且能够成为任何类型的器官。
在这个过程中，液体处理机器人将干细胞引入到每个包含多达384个微型孔的平板中，然后在21天内将它们诱导成肾脏类固醇。每个小微孔通常含有十个或更多个类器官，并且每个平板包含数千种类器官。亨利福特汽车装配线的速度令人印象深刻，机器人可以在很短的时间内生产出许多板材。
“通常，建立一个这么大规模的实验将需要研究人员整整一天，而机器人可以在20分钟内完成，”弗里德曼说。
“最重要的是，机器人不会感到疲倦，犯错，”他补充道。“毫无疑问，对于像这样重复而乏味的任务来说，机器人比人类做得更好。”
研究人员进一步训练机器人处理和分析他们产生的器官。密歇根大学肾病中心的Harder和她的同事们使用了一种称为单细胞RNA测序的自动化尖端技术来识别类器官中发现的所有不同类型的细胞。
“我们确定这些类固醇确实类似于发育中的肾脏，但是它们含有之前未在这些培养物中表征的非肾细胞，”Harder说。
“这些发现让我们更好地了解这些器官的性质，并为我们提供了一个可以改善的基线，”弗里德曼说。“这个高通量平台的价值在于，我们现在可以通过多种不同方式在任何时候改变我们的程序，并快速查看哪些变化产生了更好的结果。”
为了证明这一点，研究人员发现了一种方法，可以大大增加器官中血管细胞的数量，使其更像真正的肾脏。
研究人员还利用他们的新技术来寻找可能影响疾病的药物。在其中一项实验中，他们产生了具有突变的类固醇，导致多囊肾病，这是一种常见的遗传疾病，影响全球600人中的一人，并常导致肾衰竭。
在这种疾病中，肾脏和其他器官中的微小管子像气球一样膨胀，并形成膨胀的囊肿，挤出健康的组织。
在他们的实验中，研究人员将多囊肾病类器官暴露于许多物质。他们发现，一种叫做blebbistatin的因子能够阻断一种称为肌球蛋白的蛋白质，导致囊肿的数量和大小显着增加。
“这是意想不到的，因为肌球蛋白不知道与PKD有关，”弗里德曼说。肌球蛋白以其在肌肉收缩中的作用而着称，可能会使肾小管膨胀和收缩。弗里德曼解释说，如果它运作不正常，可能会导致囊肿。
“这绝对是我们将要看的一条途径，”他说。
网友评论