三维光刻打印重现器官真实发育过程

业界 | 2023-08-15 09:02:50

时间：2023-08-15 09:02:50 / 来源：科技日报 / 点击数：()

(资料图片)

澳大利亚悉尼大学和韦斯特米德儿童医学研究所团队为细胞创建了“操作手册”：他们使用三维（3D）光刻打印技术创建了一个复杂的环境，以组装模仿器官结构的组织。该技术发表在最近的《先进科学》杂志上，是朝着实现3D打印组织和器官迈出的重要一步。

就像电唱机的唱针导航乙烯基凹槽来播放音乐，细胞会使用蛋白质和机械触发器来导航其复杂的环境，复制发育过程。团队在最新研究中，就利用微观机械和化学信号重建了发育过程中的细胞活动。

与乐高搭建类似，用细胞建造组织也需要详细规划指导，否则细胞可能会以错误的结构、不可预测的方式组合。该研究用一种全新3D打印方法对细胞下指令，指导每个构建块应该去哪里，以及如何与其他块联系。通过这种方法，团队创建了一种骨脂肪组件，其结构类似于早期哺乳动物发育中骨骼和组织的集合。

过去，科学家可以培养干细胞以产生多种细胞，但无法控制它们如何在3D中分化和组装。此次团队成功利用生物工程和细胞培养方法，指导源自血细胞或皮肤细胞的干细胞成为可组装成器官样结构的特殊细胞。他们表示，这一方法能使细胞创造出更好、更接近天然的组织。

除了理解错综复杂的“生命说明书”之外，这种方法还具有巨大的实际意义。例如，在迫切需要器官移植的再生医学中，其能促进可供移植器官的生长；其还有助于科学家了解器官如何发育和发挥功能，以及错误发育如何引起人类疾病，进而有助于开发细胞和基因疗法，提供临床相关干细胞生产的能力，最终治疗甚至治愈目前难以解决的疾病。

细胞的成长发育是一个复杂动态的过程。它们仿佛冥冥之中受到什么指引，能够按部就班地分化，成长为具有不同形态和功能的细胞，然后继续分裂，产生更多同类型的细胞。当人类尝试创建细胞，便也需要掌握这种“指引”的技巧，让细胞以正确的结构、以预判的方式组合。对，这种技巧相当于细胞组装的“操作手册”。对着手册，就可以让细胞构建出更接近天然的组织，它能在人类生命健康领域发挥作用，帮助人们攻克更多医学难题。

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