3D打印血管為測(cè)試藥物提供了新的可能性
生物打印愛(ài)好者設(shè)想一個(gè)未來(lái),我們將能夠按需打印功能性人體器官,結(jié)束移植等待名單和健康問(wèn)題以及與器官衰竭相關(guān)的死亡。
那以后是不是不切實(shí)際的,也不是遙不可及的,但它會(huì)慢慢地到達(dá),人為地重新創(chuàng)建一個(gè)機(jī)構(gòu)是一個(gè)涉及數(shù)十個(gè)小塊必須完美地結(jié)合在一起,以便如期運(yùn)行大規(guī)模復(fù)雜的任務(wù)。
就在上周,其中一個(gè)碎片的下跌到位,當(dāng)多國(guó)家隊(duì)公布了在雜志Biomicrofluidics研究詳述了其努力開(kāi)發(fā)3D打印血管肝臟組織。他們使用人造組織進(jìn)行藥物毒性測(cè)試,模仿生活環(huán)境,分析某些藥物對(duì)患者的影響。
該小組印刷血管使用基于凝膠的“犧牲”墨肝臟組織,如此命名是因?yàn)槟菚簳r(shí)的,它被用來(lái)創(chuàng)建空心渠道成為船只,但沖走一旦船只被設(shè)置。
然后,他們將內(nèi)皮干細(xì)胞添加到血管中(內(nèi)皮細(xì)胞排列在所有血管內(nèi)部,形成選擇性滲透屏障,化學(xué)物質(zhì)和白細(xì)胞可以通過(guò)該屏障移動(dòng))。
將內(nèi)皮細(xì)胞添加到生物打印的血管中具有將生物分子的滲透性延遲到3D肝臟構(gòu)建體中并且增加組織的其他細(xì)胞的活力的作用。簡(jiǎn)而言之,內(nèi)皮層起到了保護(hù)作用,就像它在我們的活血管中一樣。
“基于我們的發(fā)現(xiàn),與沒(méi)有內(nèi)皮層相比,內(nèi)皮層延遲了藥物擴(kuò)散反應(yīng),”哈佛醫(yī)學(xué)院研究指導(dǎo)員,該研究的作者之一蘇瑞恩說(shuō)。“它們不會(huì)改變?nèi)魏嗡幬飻U(kuò)散常數(shù),但它們會(huì)延遲滲透性,因此它們會(huì)延遲[響應(yīng)],因?yàn)樗枰獣r(shí)間才能通過(guò)內(nèi)皮層。”
那為什么這很重要?
首先,在人造血管中加入內(nèi)皮層可以使科學(xué)家更接近活體人體血管,這意味著他們可以觀察藥物吸收進(jìn)入肝臟的方式,而無(wú)需對(duì)患者進(jìn)行研究。
該技術(shù)還可以適應(yīng)不同的細(xì)胞類(lèi)型,用于患者定制的藥物毒性測(cè)試。“我們正在使用人體細(xì)胞,當(dāng)我們開(kāi)發(fā)這種技術(shù)時(shí),我們[這樣做的方式讓我們]可以輕松改變細(xì)胞類(lèi)型,使用患者的原代細(xì)胞或其內(nèi)皮細(xì)胞,我們可以[潛在地]創(chuàng)造人類(lèi) - 專(zhuān)門(mén)的組織模型,“Shin說(shuō)。
該研究團(tuán)隊(duì)將此進(jìn)展視為開(kāi)發(fā)更復(fù)雜的生物打印藥物測(cè)試系統(tǒng)的早期步驟,如多器官芯片設(shè)備和其他器官和組織系統(tǒng)的樣本模型。據(jù)AIP出版社報(bào)道,“例如,癌癥藥物療法需要了解對(duì)癌癥組織本身以外各種組織的影響,并從這種構(gòu)造中獲益匪淺。”
該研究增加了先前的生物打印血管,包括中國(guó)科學(xué)家于2016年底在猴子中成功植入3D打印血管,以及來(lái)自加州大學(xué)圣地亞哥分校的納米工程師團(tuán)隊(duì)在小鼠中植入印刷血管網(wǎng)絡(luò)。
創(chuàng)建與真實(shí)血管一樣的人造血管將能夠在不實(shí)際使用人類(lèi)受試者的情況下對(duì)人體組織進(jìn)行測(cè)試。到目前為止,動(dòng)物試驗(yàn)一直是替身,但除了引起的倫理困境之外,動(dòng)物試驗(yàn)只能產(chǎn)生近似的結(jié)果 - 因?yàn)閯?dòng)物不是人類(lèi)。
因此,能夠重新創(chuàng)建與我們自己的行為相同的血管化組織,對(duì)于藥物測(cè)試和整個(gè)生物打印都是有希望的。
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