生物工程師將3D複雜的摺疊形狀列印出活體組織

加利福尼亞大學舊金山分校的生物工程師正在使用3D細胞圖案技術（DNA-programmed assembly of cells，DPAC）將3D複雜的摺疊形狀列印出活體組織，這項研究可以幫助科學家創造出複雜和功能性的合成組織。

3D列印技術已經在讓科學家從人類或動物細胞創造合成組織方面取得了長足的進步。但即使是最先進的生物印表機，也往往不能成功複製根據發育規劃生長的組織的關鍵結構特徵。人體組織中的自然褶皺，例如，幫助我們發揮功能的許多彈性和皺紋部位，使用3D印表機不容易複製。

在舊金山加州大學進行的新研究可能標誌著組織工程學的一個重要轉折點，特別是那些難以複製的摺疊結構。大學的科學家發現，通過機械活動的小鼠或人類細胞（特別是間充質細胞）對細胞外基質纖維的薄層進行構圖，它們能夠從活組織中產生碗，線圈和漣漪。

加州大學舊金山分校博士後研究員Alex Hughes表示：「我們開始意識到，將自然發展過程分解為工程學原理是可能的，然後我們可以重新利用這些原理來建立和理解組織。 「這在組織工程中是一個全新的角度。」

該研究涉及使用稱為細胞DNA編程組裝的3D細胞圖案化技術，其可用於建立組織的空間模板。這個組織模板然後將自身摺疊成複雜的形狀，模仿組織在開發過程中分層組裝的方式。這是因為間充質細胞有效地「牽引」在其周圍的繩狀細胞外基質（ECM）纖維網路上，導致整個結構發生拱形或變形。

最令人興奮的是，科學家已經牢牢掌握如何編程細胞組裝，以便操縱其摺疊行為。研究人員說，通過特殊的方式安排間充質細胞，他們能夠製造出與「簡單模型」所預測的非常相似的「形狀轉變」的活體構建體。

高級作者Zev Gartner說：「開發已經開始成為工程的畫布，通過將開發的複雜性分解成更簡單的工程原理，科學家們開始更好地理解並最終控制基礎生物學。作為「構建複雜和功能性合成組織的奇妙底盤」。

從這裡，研究人員有幾個途徑可以探索。首先，他們想知道是否可以將摺疊式組織發育程序納入其他控制組織構圖的程序中，以全面處理細胞。其次，他們希望花更多的時間來研究細胞如何分化以響應體內組織摺疊過程中發生的機械變化。

最終，這項重要的工作可能會從三維生物列印器官或用於藥物測試的微型「類器官」的任何地方產生連鎖反應，直到生物軟機器人的發展。Gartner補充說：「令人驚訝的是，這個想法的效果如何，單元格的表現如何簡單。 「這個想法向我們展示了，當我們展示強大的開發設計原則時，從工程學的角度來看，我們可以做的只有我們的想像力。

研究人員的研究「機械組織摺疊間充質工程組織摺疊」已經發表在《發育細胞》雜誌上。

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！