供稿人:陳義，魯中良 發(fā)布日期：2017-11-05
牛津大學的研究人員發(fā)現(xiàn)了一種新的方法，可以從實驗室培育的細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，消除對動物實驗的需要[1]。
圖1基于液滴的3D打印技術成形圖
在牛津大學化學系教授Hagan Bayley的帶領下，研究人員設計了一種在自體細胞中產(chǎn)生組織的方式，支持結構并有助于保持其形狀，即基于液滴的生物3 D打印技術。液滴3D打印技術涉及3D打印單元，其中保護性納升液滴包裹在脂質涂層中，這種方法可以提高單個細胞的存活率。團隊將含有哺乳動物細胞的滴液進行3D打印形成規(guī)則的形貌，然后轉移到培養(yǎng)基中。選取人類胚胎腎(HEK)細胞和綿羊的間充質干細胞(oMSCs)在高組織密度（107個細胞/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，由細胞連接，對角面連接和軟骨界面組成。打印的細胞存活率高(平均90%)，HEK細胞在培養(yǎng)基中出現(xiàn)了增殖。同時研究表明，打印oMSCs可以產(chǎn)生軟骨樣結構，并含有II型膠原[2]。
圖2 3D打印細胞結構
通過發(fā)展滴液3D打印技術，可進一步完善活體組織的3D打印，并將作為修復人體受損區(qū)域的一種手段。同時它還能被用來測試實驗性藥物和醫(yī)療程序，通過活體組織，研究人員可以觀察到某些藥物與人體組織發(fā)生的反應。對于動物保護組織的人來說這更是一件好事，這些活體組織的出現(xiàn)可以減少實驗室對動物實驗的需求，同時利用活體組織進行的研究成果比從動物身上進行的研究更靠譜，因為活體組織更接近人體組織。
圖3 高分辨率模式的兩種細胞類型
研究小組希望這項研究能夠對世界各地的醫(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，以消除利用動物作實驗的需求以及新的組織再生療法。考慮到3D打印技術的潛在影響，研究人員已經(jīng)開始關注這項技術的商業(yè)化。2016年1月，總部位于倫敦的醫(yī)療3D打印公司OxSyBio從Bayley實驗室崛起，該公司目的在于將“工業(yè)和生物醫(yī)學”新技術商業(yè)化。新的技術將在未來幾個月進行測試，研究人員能夠嘗試更廣泛的活體混合材料。OxSyBio的首席技術官SamOlof博士說：“我們有許多潛在的生物打印應用程序，相信通過使用來自患者的細胞來模擬或增強自然組織功能，將有可能創(chuàng)造出個性化的治療方法。在未來，3D打印活體組織也可能被用于診斷應用。例如藥物或毒素篩選?！辈祭锼雇袪柎髮W細胞和分子醫(yī)學學院的Adam Perriman博士補充道：“3D打印成人干細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對再生醫(yī)學產(chǎn)生的巨大影響[3]。”