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研究人员利用诱导性多功能干细胞生成的组织可以为从移植器官到药物测试所需人体组织提供一个独特来源。
但不幸的是，利用干细胞合成的人体组织并不总是适合器官移植或药物测试，因为它们要么含有来自其他组织的多余细胞，要么缺乏组织成熟度以及其中完整的血管网络。
研究人员决定建立一种合成生物学方法来读写或编程组织发育过程。他们在实验中使用了干细胞的遗传语言，类似于自然状态下用来形成人体器官的语言。
基因设计的组织和器官
匹兹堡肝脏研究中心（PittsburghLiverResearchCenter和麦高恩再生医学研究所（ McGowanInstituteforRegenerativeMedicine正在从事合成生物学和生物工程等方面的研究，目标是利用工程方法分析和构建新的生物系统，致力于替换、再生或修复患病器官或组织，从而解决人类健康问题。
研究人员之所以选择培育人类肝脏，是因为这个器官对控制诸如蛋白质或糖等血液中大多数化学物质的水平至关重要。肝脏还能分解有害化学物质，代谢体内许多药物。但肝脏组织也非常脆弱的，可以受许多疾病的影响和破坏。而供体器官的短缺也限制了肝脏移植。
为了制造人造器官和组织，科学家需要能够控制干细胞的发育，从而形成诸如肝细胞和血管细胞不同类型的细胞。研究的目标是使这些干细胞发育成微型器官或类器官，其中包括血管和自然器官中可以找到的其他正确成体细胞。
让合成组织成熟的一种方法是确定诱导相应干细胞生长、成熟并进化成完整的功能性器官所需的基因列表。为了得出这个列表，研究人员们首先计算分析来确定将一组干细胞转化为成熟肝脏的相关基因。然后，研究团队使用基因工程改变已确定的特定基因，并使用它们从干细胞中构建出成熟人类肝脏组织。
培养皿中的肝脏
研究人员首先比较了实验室环境下培养的胎儿肝脏类器官中的活性基因和成人肝脏中的活性基因，通过计算分析得到了促进胎儿肝脏类器官发育为成人肝脏器官所需的基因列表。
然后，研究人员使用基因工程来调整基因以及相应的蛋白质，这是干细胞进一步发育为成熟肝脏所必需的。在大约17天的时间里，研究人员培育出了几毫米宽的成熟肝脏组织，其中含有一系列细胞，这些细胞通常出现在人类妊娠晚期的胎儿肝脏中。
和成熟的人类肝脏一样，实验室中培育出的合成肝脏能够储存、合成和代谢营养物质。虽然所培育出的肝脏组织很小，但研究人员有希望在未来将其逐步变大。虽然与成年肝脏有许多相似之处，但并不完美。研究人员还需要提高肝脏组织对各种药物的代谢能力，还需要使其更安全更有效，以便最终应用于人体本身。
此项研究证明了在实验室环境下，干细胞能够在短短两周半内发育成熟并形成一个功能性的带有血管的组织。研究人员相信这种方法可以为基因编程制造其他人体器官作出贡献。
当研究人员把实验室培养的肝脏组织移植到患有肝病的小鼠身上时，有效延长了小鼠寿命。因此，他们将这种类器官命名为“设计类器官”，因为它们是通过基因设计培育完成的。
由蓝色起源领导的团队已经向美国宇航局提交了一份人类登陆系统（HLS的建议，在美国宇航局即将进行的Artermis系列任务中，该系统将用于运送宇航员到月球表面。BlueOrigin是美国宇航局选定的三家公司之一，负责竞标其载人登月任务的合同。这个团队成员包括蓝色起源公司、洛克希德马丁公司（LockheedMartin、诺斯罗普格鲁曼公司（NorthropGrumman和德雷珀公司（Draper。
