干细胞衍生的人类脑类器官和微电极阵列 (MEA) 技术的最新进展提出了一个深刻的问题,即这些系统产生感知的潜力。脑类器官是 3D 组织构造,可重现大脑发育和功能的关键方面,而 MEA 可实现与神经元培养物的双向通信。随着脑类器官变得越来越复杂并与 MEA 集成,出现了一个问题:这样的系统不仅能支持智能计算,还能支持主观体验吗?本文探讨了这一思想实验的哲学含义,考虑了脑类器官表现出感官意识、痛苦、偏好和其他感知特征的情景。它研究了如果在脑类器官中发现令人信服的感知证据将会出现的道德困境,例如这些实体的道德地位以及不同类型研究的可允许性。本文还探讨了类器官感知现象如何揭示意识的本质和人工感知的合理性。尽管承认这些思考只是推测性质,但本文认为,鉴于该领域的快速发展,有感知能力的脑器官的可能性值得认真考虑。积极应对这些问题有助于为未来的研究设定重要的伦理界限,并突出科学和哲学探究的关键途径。因此,有感知能力的脑器官的思想实验是研究神经科学、伦理学和心灵哲学交叉领域的深层问题的宝贵视角。
摘要 类器官技术彻底改变了生物医学研究,为研究人类发育生物学、疾病病理学和药物发现提供了一种变革性的方法。本综述综合了类器官研究的最新进展,强调了类器官复杂性、方法和应用方面的创新。我们讨论了类器官开发的最新技术,包括创建更复杂和更具代表性的组织模型的进展。本综述强调了类器官在疾病建模中的变革潜力,展示了它们复制复杂人类疾病状态的能力,并作为药物筛选和治疗测试的平台。此外,我们还探讨了类器官研究的新兴技术和未来方向,应对当前的挑战和进一步发展的机遇。通过整合最近的文献,本综述全面概述了类器官技术的最新进展及其彻底改变基础和应用生物医学研究的潜力。最近的进展包括解决缺氧诱导的细胞死亡和增强类器官内血管化的策略,从而改善了它们的生理相关性。关键词:类器官、疾病建模、药物发现、组织模型、药物筛选、治疗测试、新兴技术、缺氧诱导细胞死亡。国际卫生技术与创新杂志 (2024) 如何引用本文:Branham KS、Muddani SR、Saladula S、Parveen A。类器官技术的进步:创新、应用和未来方向。国际卫生技术与创新杂志。2024;3(3):50-53。Doi:10.60142/ijhti.v3i03.08 支持来源:无。
人类脑器官是模仿人类胚胎或诱导多能干细胞的模型,它们模仿了碱性大脑微型解剖学,并显示出简单的功能性神经元网络。脑器官一直是生物医学研究的迅速扩展的途径:神经发育,再生和中枢神经系统病理生理学。然而,技术复制人脑的功能方面,包括电活动的神经网络,需要负责任的行为守则。在这篇综述中,我们将讨论重点放在与器官相关的内在和外在伦理因素上:内在的考虑因素是随着人类大脑器官的日益增长的复杂性(包括人动物动物的嵌合,意识的发展以及这些类似人类样子在道德层次中掉落的地方)的问题。外部考虑探讨了有关复杂人类产品的获得,制造和生产的伦理。总而言之,使用人脑器官进行科学和医学发展的周到的行为守则至关重要。本文应促进接近器官技术道德景观的结构化思维过程。
类器官应表现出必不可少的效果,包括器官特异性细胞类型,器官的功能和空间组织的结构。器官技术的出现和进展是由几个重要发现引起的(图1)。首先是从角质形成细胞和3T3成纤维细胞的共培养系统中观察到实际组织的形成。[4]自组织是组织的基本方面之一,首先是通过两种不同的方法观察到的,即重新进行分离的单个细胞的结构模式。[5,6]为结构组织建立3D培养方法始于细胞外矩阵(ECM)的发展。在1980年代后期,Bissell及其同事观察到,富含层粘连蛋白蛋白的凝胶可以用作地下膜,以分散和形态发生乳腺上皮细胞。[7,8]在1990年代,据报道,除了它们在物理支持中的主要作用外,ECM组成还可以通过与基于inte-grin的焦点粘附途径相互作用来调节基因表达。[9]最后,在2009年,Clevers组报告说,将单个肠干细胞嵌入ECM替代品中,产生了类似于天然肠道组织上皮的隐窝样结构,该结构是第一批类动物。[10]基于这些识别,包括谱系特异性遗传程序的生化线索已纳入了3D器官培养物中。已经提出了可自定义的水凝胶基质来形成内部网络概括通过释放形态剂,生长因子或形态抑制剂,多个研究组使用胚胎干细胞(ESC)或成年干细胞(ASC)迅速开发了各种器官模型;其中包括肠道,[10]胃,[11]肝脏,[12] pan-creas,[13]前列腺,[14]和脑[15]类器官。同时,几个小组设计了血管化技术,以体现在生理上接近其实际对应物的微环境。微流体系统,[16]内皮细胞包被的模块,[17]和血管内皮生长因子递送系统[18]已被证明是体外血管系统,可以促进氧气或营养物质转运到内部质量的类队。在2010年代后期,由于生物材料和生物材料的累积机制的累积信息以及“器官定制”的时代已经开始。
类器官通过在体外准确重现组织和肿瘤的异质性,为推动临床前研究和个性化医疗展现出巨大潜力。然而,缺乏标准化的癌症类器官培养方案阻碍了可重复性。本文全面回顾了当前与癌症类器官培养相关的挑战,并强调了该领域最近的多学科进展,特别关注肝癌类器官培养的标准化。我们讨论了导致技术差异的非标准化方面,包括组织来源、加工技术、培养基配方和基质材料。此外,我们强调需要建立可重复的平台,以准确保留母体肿瘤的遗传、蛋白质组学、形态学和药理学特征。在每个部分的末尾,我们的重点转移到原发性肝癌的类器官培养标准化。通过应对这些挑战,我们可以提高癌症类器官系统的可重复性和临床转化,从而使其在精准医疗、药物筛选和临床前研究中具有潜在应用。
受启发的硅芯片前景光明,但仍限制了它们完全模拟大脑功能进行人工智能计算的能力。在这里,我们开发了 Brainoware,这是一种活体人工智能硬件,可利用大脑类器官中 3D 生物神经网络的计算能力。类似大脑的 3D 体外培养物通过多电极阵列接收和发送信息进行计算。应用时空电刺激,这种方法不仅表现出非线性动力学和衰减记忆特性,而且 25