3D打印系统可快速培育更复杂肠道类器官

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科技日报记者 张佳欣
美国辛辛那提儿童医院和法国南特大学研究团队开发出一种新型3D打印培养系统，能够以此前2倍速度培育出更大、更复杂的人体肠道类器官，而且这些类器官还能自行长出神经系统。这一改进后的技术有望加快“迷你人体组织”的生产，使其尺寸足以用于修复人体小肠、胃、结肠受损的功能。这类组织未来也可用于疾病研究，更准确评估口服药物可能带来的器官损伤风险等。相关成果发表于最新一期《自然·生物医学工程》杂志。

类器官是利用干细胞在实验室中培养出的微型人体组织，可模拟真实器官的部分结构和功能。但长期以来，这类组织存在尺寸小、成熟慢、功能不完整等问题，限制了其在移植治疗中的应用。
                          此次研究中，团队设计出一种被称为“受限培养系统”（CCS）的新装置。他们首先利用3D打印技术，制作出带有凹槽的托盘状支架模具，再向其中填充一种柔性硅胶材料，以构建适合类器官生长的培养环境。随后，他们又将多个球形类器官排列其中，而凹槽会限制这些小球沿固定方向融合，从而更快形成更大、更完整的组织结构。
研究显示，仅用14天，新系统就培育出了此前需要28天才能形成的全部细胞类型和组织结构。最终形成的小肠、结肠和胃类器官达到厘米级，比此前方法培育出的组织大近10倍。
随后，团队将这些类器官移植到经过基因改造、可降低排异风险的大鼠体内。结果显示，所有移植组织均成功存活并继续生长。其中，小肠组织最长可达到约8厘米，而旧方法通常只能获得约1厘米的组织。
新方法突破了类器官培育在“规模化”和“功能化”上的关键障碍，不仅使组织结构显著增大，其神经肌肉功能也更接近天然人体组织，代表了类器官在规模扩展与神经肌肉功能成熟方面的重大进展。
要将类器官真正用于人体临床治疗仍需进一步研究，但随着技术不断成熟，未来部分患者或许无需完整器官移植，通过实验室培育组织就能恢复器官功能。