三維光刻打印重現(xiàn)器官真實發(fā)育過程

【資料圖】

澳大利亞悉尼大學(xué)和韋斯特米德兒童醫(yī)學(xué)研究所團隊為細胞創(chuàng)建了“操作手冊”：他們使用三維(3D)光刻打印技術(shù)創(chuàng)建了一個復(fù)雜的環(huán)境，以組裝模仿器官結(jié)構(gòu)的組織。該技術(shù)發(fā)表在最近的《先進科學(xué)》雜志上，是朝著實現(xiàn)3D打印組織和器官邁出的重要一步。

就像電唱機的唱針導(dǎo)航乙烯基凹槽來播放音樂，細胞會使用蛋白質(zhì)和機械觸發(fā)器來導(dǎo)航其復(fù)雜的環(huán)境，復(fù)制發(fā)育過程。團隊在最新研究中，就利用微觀機械和化學(xué)信號重建了發(fā)育過程中的細胞活動。

與樂高搭建類似，用細胞建造組織也需要詳細規(guī)劃指導(dǎo)，否則細胞可能會以錯誤的結(jié)構(gòu)、不可預(yù)測的方式組合。該研究用一種全新3D打印方法對細胞下指令，指導(dǎo)每個構(gòu)建塊應(yīng)該去哪里，以及如何與其他塊聯(lián)系。通過這種方法，團隊創(chuàng)建了一種骨脂肪組件，其結(jié)構(gòu)類似于早期哺乳動物發(fā)育中骨骼和組織的集合。

過去，科學(xué)家可以培養(yǎng)干細胞以產(chǎn)生多種細胞，但無法控制它們?nèi)绾卧?D中分化和組裝。此次團隊成功利用生物工程和細胞培養(yǎng)方法，指導(dǎo)源自血細胞或皮膚細胞的干細胞成為可組裝成器官樣結(jié)構(gòu)的特殊細胞。他們表示，這一方法能使細胞創(chuàng)造出更好、更接近天然的組織。

除了理解錯綜復(fù)雜的“生命說明書”之外，這種方法還具有巨大的實際意義。例如，在迫切需要器官移植的再生醫(yī)學(xué)中，其能促進可供移植器官的生長；其還有助于科學(xué)家了解器官如何發(fā)育和發(fā)揮功能，以及錯誤發(fā)育如何引起人類疾病，進而有助于開發(fā)細胞和基因療法，提供臨床相關(guān)干細胞生產(chǎn)的能力，最終治療甚至治愈目前難以解決的疾病。

細胞的成長發(fā)育是一個復(fù)雜動態(tài)的過程。它們仿佛冥冥之中受到什么指引，能夠按部就班地分化，成長為具有不同形態(tài)和功能的細胞，然后繼續(xù)分裂，產(chǎn)生更多同類型的細胞。當人類嘗試創(chuàng)建細胞，便也需要掌握這種“指引”的技巧，讓細胞以正確的結(jié)構(gòu)、以預(yù)判的方式組合。對，這種技巧相當于細胞組裝的“操作手冊”。對著手冊，就可以讓細胞構(gòu)建出更接近天然的組織，它能在人類生命健康領(lǐng)域發(fā)揮作用，幫助人們攻克更多醫(yī)學(xué)難題。

責(zé)任編輯：Rex_15