美國(guó)辛辛那提兒童醫(yī)院和法國(guó)南特大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)出一種新型3D打印培養(yǎng)系統(tǒng),能夠以此前2倍速度培育出更大、更復(fù)雜的人體腸道類(lèi)器官,而且這些類(lèi)器官還能自行長(zhǎng)出神經(jīng)系統(tǒng)。這一改進(jìn)后的技術(shù)有望加快“迷你人體組織”的生產(chǎn),使其尺寸足以用于修復(fù)人體小腸、胃、結(jié)腸受損的功能。這類(lèi)組織未來(lái)也可用于疾病研究,更準(zhǔn)確評(píng)估口服藥物可能帶來(lái)的器官損傷風(fēng)險(xiǎn)等。相關(guān)成果發(fā)表于最新一期《自然·生物醫(yī)學(xué)工程》雜志。
類(lèi)器官是利用干細(xì)胞在實(shí)驗(yàn)室中培養(yǎng)出的微型人體組織,可模擬真實(shí)器官的部分結(jié)構(gòu)和功能。但長(zhǎng)期以來(lái),這類(lèi)組織存在尺寸小、成熟慢、功能不完整等問(wèn)題,限制了其在移植治療中的應(yīng)用。
此次研究中,團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)出一種被稱(chēng)為“受限培養(yǎng)系統(tǒng)”(CCS)的新裝置。他們首先利用3D打印技術(shù),制作出帶有凹槽的托盤(pán)狀支架模具,再向其中填充一種柔性硅膠材料,以構(gòu)建適合類(lèi)器官生長(zhǎng)的培養(yǎng)環(huán)境。隨后,他們又將多個(gè)球形類(lèi)器官排列其中,而凹槽會(huì)限制這些小球沿固定方向融合,從而更快形成更大、更完整的組織結(jié)構(gòu)。
研究顯示,僅用14天,新系統(tǒng)就培育出了此前需要28天才能形成的全部細(xì)胞類(lèi)型和組織結(jié)構(gòu)。最終形成的小腸、結(jié)腸和胃類(lèi)器官達(dá)到厘米級(jí),比此前方法培育出的組織大近10倍。
隨后,團(tuán)隊(duì)將這些類(lèi)器官移植到經(jīng)過(guò)基因改造、可降低排異風(fēng)險(xiǎn)的大鼠體內(nèi)。結(jié)果顯示,所有移植組織均成功存活并繼續(xù)生長(zhǎng)。其中,小腸組織最長(zhǎng)可達(dá)到約8厘米,而舊方法通常只能獲得約1厘米的組織。
新方法突破了類(lèi)器官培育在“規(guī)?;焙汀肮δ芑鄙系年P(guān)鍵障礙,不僅使組織結(jié)構(gòu)顯著增大,其神經(jīng)肌肉功能也更接近天然人體組織,代表了類(lèi)器官在規(guī)模擴(kuò)展與神經(jīng)肌肉功能成熟方面的重大進(jìn)展。
要將類(lèi)器官真正用于人體臨床治療仍需進(jìn)一步研究,但隨著技術(shù)不斷成熟,未來(lái)部分患者或許無(wú)需完整器官移植,通過(guò)實(shí)驗(yàn)室培育組織就能恢復(fù)器官功能。
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