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英国首次用3D打印人类胚胎干细胞

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核心提示:英国开发出一种真空阀门式(valve-based)三维(3D)打印技术,首次将3D打印拓展到人类胚胎干细胞范围。这一突破使得利用人类胚胎干细胞来“打造”移植用人体组织和器官成为可能,打印结构还能用于药物测试,加速改良测试过程。

英国赫瑞瓦特大学和一家干细胞技术公司合作,开发出一种真空阀门式(valve-based)三维(3D)打印技术,首次将3D打印拓展到人类胚胎干细胞范围。这一突破使得利用人类胚胎干细胞来“打造”移植用人体组织和器官成为可能,打印结构还能用于药物测试,加速改良测试过程。相关论文发表在2月5日出版的《生物制造》杂志上。

近几年来,3D打印的方法已逐渐发展到生物制造领域。罗斯林·塞拉博干细胞技术公司商业开发经理詹森·金说:“通常,实验室培养细胞是在二维平面生长,只有少数细胞能用三维打印方式。人类干细胞太敏感,难以用这种方式来控制。我们是世界上首次将人类胚胎干细胞打印出来并进行培养的。”

打印过程中的关键问题是可控性和减少伤害,这样才能保证细胞与组织的发育能力和正常功能。人类胚胎干细胞来自胚胎早期阶段产生的“干细胞系”,没有明确的发育方向,可以分化为人体内任何类型的细胞。研究小组开发出了一种真空阀式细胞打印机,细胞被装入打印机的两个分离容器,然后按预先编好的程序,被统一打印到一个盘子上。该打印机充分考虑了人类胚胎干细胞的敏感性和脆弱性,能打印出具有高度活性的细胞。

当人类胚胎干细胞被打印出来以后,还要经过多项测试,如检测它们的活性,看其是否还能分化为不同类型细胞;检测细胞的打印密度、特征属性和分布情况,以此评价这种打印方法的精确性。

“我们发现,这种真空阀门打印方式非常温和,足以保持干细胞的发育能力,还能精确打出同样大小的球体。更重要的是,打印出来的人类胚胎干细胞保持了它们的多能性,还能分化成其他类型的细胞。”论文合著者、英国赫瑞瓦特大学的威尔·文妙·舒(音译)说:“该方法是用气压驱动来打印细胞,通过开关微真空管能控制气压,通过改变喷头直径、入口气压或打开真空管的时间可以精确控制喷出细胞的数量。”

舒还指出,通过打印人类胚胎干细胞生成的3D结构,我们能造出更精确的人体组织模型,这对药物开发、毒性测试都非常有用,因为大部分药物开发都是以人类疾病为目标,用人类组织来实验更有意义。

金表示:“这是一次科学的进步。我们希望这一进步能带来长期的巨大价值,为人们提供可靠的药物而不必用动物做药物试验,提供用于移植的器官而无需捐献,并能消除器官排斥和免疫抑制带来的问题。”(来自:科技日报 记者 常丽君)

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