三維光刻打印重現(xiàn)器官真實(shí)發(fā)育過(guò)程
(相關(guān)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(tuán)隊(duì)為細(xì)胞創(chuàng)建了“操作手冊(cè)”：他們使用三維（3D）光刻打印技術(shù)創(chuàng)建了一個(gè)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(jìn)科學(xué)》雜志上，是朝著實(shí)現(xiàn)3D打印組織和器官邁出的重要一步。
就像電唱機(jī)的唱針導(dǎo)航乙烯基凹槽來(lái)播放音樂(lè)，細(xì)胞會(huì)使用蛋白質(zhì)和機(jī)械觸發(fā)器來(lái)導(dǎo)航其復(fù)雜的環(huán)境，復(fù)制發(fā)育過(guò)程。團(tuán)隊(duì)在最新研究中，就利用微觀機(jī)械和化學(xué)信號(hào)重建了發(fā)育過(guò)程中的細(xì)胞活動(dòng)。
與樂(lè)高搭建類似，用細(xì)胞建造組織也需要詳細(xì)規(guī)劃指導(dǎo)，否則細(xì)胞可能會(huì)以錯(cuò)誤的結(jié)構(gòu)、不可預(yù)測(cè)的方式組合。該研究用一種全新3D打印方法對(duì)細(xì)胞下指令，指導(dǎo)每個(gè)構(gòu)建塊應(yīng)該去哪里，以及如何與其他塊聯(lián)系。通過(guò)這種方法，團(tuán)隊(duì)創(chuàng)建了一種骨脂肪組件，其結(jié)構(gòu)類似于早期哺乳動(dòng)物發(fā)育中骨骼和組織的集合。
過(guò)去，科學(xué)家可以培養(yǎng)干細(xì)胞以產(chǎn)生多種細(xì)胞，但無(wú)法控制它們?nèi)绾卧?D中分化和組裝。此次團(tuán)隊(duì)成功利用生物工程和細(xì)胞培養(yǎng)方法，指導(dǎo)源自血細(xì)胞或皮膚細(xì)胞的干細(xì)胞成為可組裝成器官樣結(jié)構(gòu)的特殊細(xì)胞。他們表示，這一方法能使細(xì)胞創(chuàng)造出更好、更接近天然的組織。
除了理解錯(cuò)綜復(fù)雜的“生命說(shuō)明書”之外，這種方法還具有巨大的實(shí)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(jìn)可供移植器官的生長(zhǎng)；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(cuò)誤發(fā)育如何引起人類疾病，進(jìn)而有助于開發(fā)細(xì)胞和基因療法，提供臨床相關(guān)干細(xì)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(xì)胞的成長(zhǎng)發(fā)育是一個(gè)復(fù)雜動(dòng)態(tài)的過(guò)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(zhǎng)為具有不同形態(tài)和功能的細(xì)胞，然后繼續(xù)分裂，產(chǎn)生更多同類型的細(xì)胞。當(dāng)人類嘗試創(chuàng)建細(xì)胞，便也需要掌握這種“指引”的技巧，讓細(xì)胞以正確的結(jié)構(gòu)、以預(yù)判的方式組合。對(duì)，這種技巧相當(dāng)于細(xì)胞組裝的“操作手冊(cè)”。對(duì)著手冊(cè)，就可以讓細(xì)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。
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