华盛顿大学医学院（UW Medicine）的研究人员开发了一种使用机器人的自动化系统，可以将干细胞培养成类器官（organoids）的过程自动化，这项进步有望大幅扩展类器官在基础研究和药物研发上的应用，主导研究的 Benjamin Freedman 表示，“这将是我们对抗疾病的新型秘密武器”。
过去生物相关研究所培养的细胞，经常是在培养皿中进行二维培养（2D cell culture），尽管培养方式较为简易、成本也较低，但与人体内的三维生长环境相比仍旧较为单一，为了能够进行更全面的实验，近年来研究人员已逐渐开始将干细胞培养成更复杂的三维结构，而这种与人体器官类似、却更为迷你的组织便被称为“类器官”（organoids）。
由于类器官与基本器官在许多方面都表现相似，自然成为相关生医研究的理想选择，但过去因为培养的困难性，在大规模生产上总是面临挑战，未来透过自动化的协助，生产速度与成本将有望大幅改善。
在这次的研究中，团队先是运用液体处理机器人分别将干细胞放入 384 孔的细胞培养盘中，接着在 21 天内将它们诱导成为肾脏类器官，每个小微孔中产生至少十个以上的类器官，这让每个培养盘中可用于研究的类器官数量上升到数千个。
通常建立这么大规模的实验需要花费研究人员一整天，但在机器人的协助下，大约只需 20 分钟便可完成。“最重要的是，机器人不会感到疲倦、犯错，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。”
除了用来建立实验室，研究人员还进一步训练机器人运用单细胞 RNA 测序（scRNA-Seq）来辨识、筛选产生的类器官，Freedman 认为，这个系统让人们能够更好的了解这些器官的性质，并提供一个可以改善的基准，如今研究人员可以随时运用各种方式改变步骤，并迅速察觉到哪些变化产生了更好的结果。
团队也利用了这项新技术来寻找可能影响疾病的药物。在其中一项实验中，他们制造出了因为突变导致多囊性肾脏病（PKD）的类器官，并将 PKD 类器官暴露于许多物质中，结果发现一种叫做 Blebbistatin 的肌球蛋白抑制剂会导致 PKD 类器官的囊肿数量与大小显著增加。
Freedman 表示，这是非常出乎人意料的研究发现，因为肌球蛋白与 PKD 并未有任何已知的相关性。由于肌球蛋白是一种会在肌肉收缩作用相关的蛋白质，这让 Freedman 推测，或许肌球蛋白也与肾小管的膨胀与收缩控制相关，如果肌球蛋白功能被阻断，或可能导致 PKD 患者肾脏出现囊肿。“这绝对是我们必须关注的一个方向”。
尽管其他研究团队已经利用类似的系统在成体干细胞方面取得了成功，但这是首次成功运用自动化系统从多功能干细胞（Pluripotent stem cell）中制造出类器官，由于多功能干细胞可以成为任何类型的器官，不仅仅是团队关注的肾脏疾病，未来各种类器官的大规模培育都有望进行。
这项研究已经在知名《细胞》期刊旗下干细胞领域专业的《Cell Stem Cell》期刊中发表。
- Robots grow mini-organs from human stem cells
- How a robotic system that grows human organoids can help save real live humans
（首图来源：UW Medicine）
