可监测胰岛细胞发育的电子植入系统新突破

来源：科技日报

科技日报记者 张佳欣

美国宾夕法尼亚大学佩雷尔曼医学院和哈佛大学工程与应用科学学院的科研团队成功研发出一套电子植入系统，能够通过电信号监测并干预人类胰岛细胞的发育成熟过程。这项突破性成果为构建功能完善的人源胰岛提供了关键技术平台，同时也为基于细胞疗法的糖尿病治疗开辟了新路径。相关研究成果已发表于最新一期《科学》杂志。

研究团队在实验室培育的胰腺组织中嵌入一层超薄导电网状结构，使电子装置与生物组织紧密结合。该系统不仅能记录胰岛细胞产生的电信号，还能向细胞施加精准电刺激，从而调控其发育进程。

这种创新装置既具备仿生特性，又被称为"赛博类器官"，即电子系统与活体组织共同构成一个可调控的生物系统。

研究人员指出，这一技术思路其实并不陌生。以治疗神经系统疾病的深部脑刺激技术为例，本质上也是通过电信号调节人体器官功能。

在1型糖尿病治疗中，免疫系统会错误攻击胰岛细胞，导致其失去分泌胰岛素的功能。对于部分患者而言，替代受损细胞通常需要进行胰腺或胰岛移植，但供体稀缺且术后需长期使用免疫抑制剂。因此，实验室培育的功能完整的胰腺组织被视为潜在替代方案。

在此次研究中，团队在发育中的三维胰腺类器官内部植入一张可拉伸的电子网。这种比发丝还细的结构被放置在细胞层之间，随后细胞聚集成胰岛。借助该装置，研究人员能在长达两个月的时间内记录单个胰岛细胞的电活动，并观察其成熟过程。

研究团队随后为这些细胞引入类似人体生物钟的24小时电活动周期。结果显示，经过数天节律刺激后，细胞能自行维持这种周期活动，并在合适时间分泌激素。

这一过程不仅改变了单个细胞的电行为，还促进了细胞间的协同工作，使其更接近天然胰岛的功能状态。

研究团队认为，这项技术未来可能有两种应用方式：一是先通过电刺激"训练"实验室培养的胰岛细胞，再将其移植到患者体内；另一种是在移植后保留电子网状结构，用于持续监测并适时刺激细胞，防止其在压力或疾病影响下功能退化。