赫瑞瓦特大学研究小组成员展示人工肝脏细胞

　　“当你需要肾移植时，将会获得一个为你量身而作的3D打印器官。”随着3D打印技术在细胞打印领域的不断发展，这一愿景已经离我们越来越近。目前，苏格兰科学家已经使用人类细胞3D打印出了世界上第一个人造肝脏组织。

　　研究发现，与药物开发部门目前正在使用的技术相比，3D培养的细胞生理表现很不相同。爱丁堡赫瑞瓦特大学的研究人员已经开发出了基于瓣膜的细胞打印过程，可以按特定的模式打印细胞，每液滴中能够提供低至2 NL或小于5个的细胞。3D打印的人造肝脏组织“对于药物研发非常有价值，因为它们可以更确切地模拟人体对药物的反应，有助于从中选择更安全、更有效的药物。”

　　打印过程中关键的挑战之一就是打印机喷嘴的研发。喷嘴必须更具可控性，并且用力轻柔，以保护细胞和组织活力。最近，赫瑞瓦特大学开发了一种基于瓣膜的双喷嘴打印机（如下图所示），已经过验证，可打印高度活细胞，包括用于组织再生的首例人体胚胎干细胞打印。

　　Will Shu博士带领赫瑞瓦特大学的研究小组开展这个十万英镑的项目，与中洛锡安郡的Roslin Cellab公司密切合作。该公司与制药和生物技术机构合作，旨在推动干细胞产品的商业化。这个项目的目标是制造出微型人类肝脏组织。

　　目前测试新药物的过程，往往使用大量的实验动物。这不是理想的做法，因为不仅成本昂贵，而且不太可能准确地呈现出人体器官对其的代谢能力和毒性反应。

　　研究人员希望人工肝脏可以取代动物试验，用于制药公司的新药测试，提供更快的结果反馈，同时显著降低临床试验的成本。

　　“革命性的新药需要10-15年的时间进入市场，投资成本超过100亿美元，”Will Shu博士说。　　“实际上，人体器官切片可以使研发周期减少至10年以下，关键的是成本可减半。新药物可进行潜在肝毒性的测试，因此这将有利于所有的疾病。”

　　　　研发人工肝脏的过程非常困难，因为它由许多不同类型的细胞和复杂的血管结构组成，向身体提供营养。研究人员希望通过3D细胞打印和干细胞分化，制造没那么复杂的1mm迷你肝脏。他们认为两三年后能制造出活体器官。

　　　　该项研究由苏格兰大学物理学联盟（SUPA）INSPIRE项目赞助。

　　3Ｄ打印机打印出的干细胞 　　英国研究人员首次用3Ｄ打印机打印出人体胚胎干细胞，干细胞鲜活而且保有发展为其他类型细胞的能力。研究人员说，这种技术或可制造人体组织以测试药物，制造器官，乃至直接在人体内打印细胞。

　　配备两个“生物墨盒”

　　计算机控制微调阀喷出“墨水”

　　人体胚胎干细胞可以分化成所有不同种类的体细胞，分化过程始于干细胞形成拟胚体，细胞打印是培养一定大小和形状的拟胚体的方法之一。

　　爱丁堡赫里奥特－瓦特大学和中洛锡安郡罗斯林干细胞公司研究人员开发的胚胎干细胞3Ｄ打印机配备两个“生物墨盒”，一个装着浸在细胞培养基中的人体胚胎干细胞，另一个只有培养基。计算机控制微调阀喷出“墨水”，速度可通过改变喷口直径实现精确控制。

　　打印机上还有一个显微镜显示细胞打印情况。两种“墨水”一层一层间隔喷洒，形成不同浓度的细胞飞沫，最小的飞沫体积仅2纳升，包含大约5个细胞。飞沫被喷入有诸多凹孔的培养皿中，翻转培养皿，飞沫形成悬液，在各凹孔内“抱成团”。打印机可精确控制飞沫的大小，使干细胞达到分化的最佳状态。

　　研究人员在5日出版的英国《生物制造》杂志发表论文说，检测结果显示，打印24小时后，95％以上的细胞仍然存活，显示打印过程未杀死细胞；打印3天后，超过89％的细胞存活，而且仍然维持多能性，即分化出多种细胞组织的潜能。

　　最终能制造器官

　　解决器官移植中的免疫抑制

　　研究人员已经用3Ｄ打印的干细胞制造出骨髓和皮肤。他们认为，最终能借助这种方法制造器官，从而无需器官捐献，解决器官移植中的免疫抑制等问题。

　　英国《每日邮报》5日援引主持这项研究的威尔·舒（音译）的话报道：“就我们所知，这是这些细胞（人类胚胎干细胞）首次用3Ｄ技术打印出来。这一技术可以让我们制造出更精确的人体组织模型。”

　　“就长期来看，我们认为这项技术将进一步发展，实现用患者自己的细胞制造3Ｄ器官用于医疗移植，”舒说，“干细胞技术将取得巨大进步，把细胞变成你想要的（组织或器官）。”

　　打印人体器官可能至少需要10年

　　3Ｄ打印技术问世于上世纪80年代，近年在航空航天、工业制造、生物医疗、建筑工程、个人化定制等领域广泛应用。科学家曾用这一技术打印血管等组织。专家认为，用3Ｄ技术打印人体器官可能至少需要10年。

　　作为细胞打印领域的先驱，美国哈佛大学医学院的生物医学工程师乌特坎·德米尔吉说，英国同行的这项研究把细胞打印引向一个激动人心的方向，“这项技术可能有益于高通量药物测试”。

　　德米尔吉说，用这种可重复的可靠方法，可以从下往上制造微小组织；远期目标是制造整个器官，不过这“可能离我们相当遥远”。

　　新华网伦敦２月６日电（记者刘石磊）英国研究人员利用最新的３Ｄ打印技术，“打印”出活体胚胎干细胞。实验证明，这些干细胞仍保持着人体胚胎干细胞的正常分化能力。

　　英国爱丁堡大学等机构的研究人员在新一期英国《生物制造》上报告说，他们改造了一种计算机控制的加工机器，为其装配上两个“生物墨盒”。他们在两个“生物墨盒”中装满营养液“细胞培养基”，并把胚胎干细胞放入其中一个“生物墨盒”中。这些胚胎干细胞通过计算机控制的阀门以高精度喷洒在培养皿中，两种“墨水”交替喷洒，使干细胞在培养皿的小凹孔中形成大小、形状最为合适的小块，以保证其最佳分化能力。

　　实验证明，超过９５％的干细胞在被“打印”出２４小时后仍然存活，说明打印过程并未“杀死”这些细胞；超过８９％的干细胞在３天后仍具有多能性，能够分化出多种细胞组织。

　　胚胎干细胞是胚胎中一些具有发育成各种组织和器官能力的细胞，在医学上具有极大的应用前景。研究人员指出，这一技术将有助于制造出更精确的人体组织模型，未来有望用患者自己的细胞制造３Ｄ器官供移植使用。