供稿人:陳義，魯中良 發(fā)布日期：2017-11-05
牛津大學(xué)的研究人員發(fā)現(xiàn)了一種新的方法，可以從實(shí)驗(yàn)室培育的細(xì)胞中打印出活體組織，制造高分辨率活體組織。這種活體組織可以作為人體組織模型，消除對(duì)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的需要[1]。
圖1基于液滴的3D打印技術(shù)成形圖
在牛津大學(xué)化學(xué)系教授Hagan Bayley的帶領(lǐng)下，研究人員設(shè)計(jì)了一種在自體細(xì)胞中產(chǎn)生組織的方式，支持結(jié)構(gòu)并有助于保持其形狀，即基于液滴的生物3 D打印技術(shù)。液滴3D打印技術(shù)涉及3D打印單元，其中保護(hù)性納升液滴包裹在脂質(zhì)涂層中，這種方法可以提高單個(gè)細(xì)胞的存活率。團(tuán)隊(duì)將含有哺乳動(dòng)物細(xì)胞的滴液進(jìn)行3D打印形成規(guī)則的形貌，然后轉(zhuǎn)移到培養(yǎng)基中。選取人類(lèi)胚胎腎(HEK)細(xì)胞和綿羊的間充質(zhì)干細(xì)胞(oMSCs)在高組織密度（107個(gè)細(xì)胞/ml)和高液滴分辨率中打印，形成具有高分辨率的3D幾何圖形，其含有小于200μm的尺寸特征，由細(xì)胞連接，對(duì)角面連接和軟骨界面組成。打印的細(xì)胞存活率高(平均90%)，HEK細(xì)胞在培養(yǎng)基中出現(xiàn)了增殖。同時(shí)研究表明，打印oMSCs可以產(chǎn)生軟骨樣結(jié)構(gòu)，并含有II型膠原[2]。
圖2 3D打印細(xì)胞結(jié)構(gòu)
通過(guò)發(fā)展滴液3D打印技術(shù)，可進(jìn)一步完善活體組織的3D打印，并將作為修復(fù)人體受損區(qū)域的一種手段。同時(shí)它還能被用來(lái)測(cè)試實(shí)驗(yàn)性藥物和醫(yī)療程序，通過(guò)活體組織，研究人員可以觀察到某些藥物與人體組織發(fā)生的反應(yīng)。對(duì)于動(dòng)物保護(hù)組織的人來(lái)說(shuō)這更是一件好事，這些活體組織的出現(xiàn)可以減少實(shí)驗(yàn)室對(duì)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的需求，同時(shí)利用活體組織進(jìn)行的研究成果比從動(dòng)物身上進(jìn)行的研究更靠譜，因?yàn)榛铙w組織更接近人體組織。
圖3 高分辨率模式的兩種細(xì)胞類(lèi)型
研究小組希望這項(xiàng)研究能夠?qū)κ澜绺鞯氐尼t(yī)療保健產(chǎn)生積極影響，從而投入生產(chǎn)可再生的人體組織模型，以消除利用動(dòng)物作實(shí)驗(yàn)的需求以及新的組織再生療法?？紤]到3D打印技術(shù)的潛在影響，研究人員已經(jīng)開(kāi)始關(guān)注這項(xiàng)技術(shù)的商業(yè)化。2016年1月，總部位于倫敦的醫(yī)療3D打印公司OxSyBio從Bayley實(shí)驗(yàn)室崛起，該公司目的在于將“工業(yè)和生物醫(yī)學(xué)”新技術(shù)商業(yè)化。新的技術(shù)將在未來(lái)幾個(gè)月進(jìn)行測(cè)試，研究人員能夠嘗試更廣泛的活體混合材料。OxSyBio的首席技術(shù)官SamOlof博士說(shuō)：“我們有許多潛在的生物打印應(yīng)用程序，相信通過(guò)使用來(lái)自患者的細(xì)胞來(lái)模擬或增強(qiáng)自然組織功能，將有可能創(chuàng)造出個(gè)性化的治療方法。在未來(lái)，3D打印活體組織也可能被用于診斷應(yīng)用。例如藥物或毒素篩選?！辈祭锼雇袪柎髮W(xué)細(xì)胞和分子醫(yī)學(xué)學(xué)院的Adam Perriman博士補(bǔ)充道：“3D打印成人干細(xì)胞并讓其仍具備分化能力，表明了這種新方法在全球范圍內(nèi)對(duì)再生醫(yī)學(xué)產(chǎn)生的巨大影響[3]?！?/p>