澳大利亚科学家利用3D技术打印脑组织,脑部疾病治疗有希望!

摘要: 近日,澳大利亚伍伦贡大学(University of Wollongong)利用人类干细胞3D打印出类似大脑的组织,这让人类离3D打印可移植的身体器官又近了一步。

大脑是身体人类中最为复杂的器官。近日,澳大利亚的科学家们在3D打印技术的帮助下逐渐揭开人体内部最神秘的领域——大脑的秘密。

科学家利用干细胞3D打印脑组织


3D打印技术在生物医学方面的应用一直为世人瞩目。近日,来自澳大利亚科学家们就运用这项技术获得了开创性的成就:他们利用特殊的生物“墨水”——干细胞,3D打印出大脑的类似组织。这项研究使得在利用病人自身的皮肤或血细胞制造替代性脑组织上更近一步,有助于脑损伤、帕金森病、癫痫症和精神分裂症等疾病的治疗。


这种生物“墨水”是由人类诱导多能干细胞(iPSC)组成,具有与胚胎干细胞相同的功能,可以转化为身体中的任何细胞,并进一步生长形成人体组织甚至整个器官。


这项研究由伍伦贡大学(University of Wollongong)和ARC电气材料科学卓越中心的Jeremy Crook博士负责,他认为人体自身的细胞通过3D打印定制脑组织,规避了器官移植中常见的免疫排斥问题,可以更好地用于移植。


3D打印的神经元


脑部疾病治疗有望


Crook博士提到,许多神经精神障碍都是由神经递质的失衡导致的,这种化学物质由大脑中的特定神经细胞产生。例如,神经细胞中5-羟色胺和γ-氨基丁酸(GABA)的缺失可能与精神分裂症和癫痫相关,而产生多巴胺的神经细胞的缺失可能与帕金森病相关。


在一项已经发表在《Advanced Healthcare Materials》杂志上的研究中,团队成员表示他们已经3D打印出产生神经递质的神经元,如γ-氨基丁酸(GABA)和5-羟色胺以及被称为神经胶质细胞的支持细胞,并将继续打印产生多巴胺的神经元。他们计划制作一种专门产生神经递质的组织,然后嫁接到帕金森患者的脑中,通过这种小面积的移植来治疗脑部疾病。



3D打印诱导多能干细胞(iPSCs)制成的“支架”


3D生物打印的技术风险


来自日本富山大学(University of Toyama)的组织工程专家Makoto Nakamura教授高度评价了这项研究,他指出了利用人类诱导多能干细胞3D生物打印的可行性与技术风险。


像胚胎干细胞一样,使用iPSC的难点之一就是它们具有发育成畸胎瘤的潜力,这是一种包含多种组织类型的肿瘤。据Nakamura教授所说,必须要确保所有干细胞在最终移植的组织中变成了神经细胞,即使只有一个未成熟的干细胞也会污染要移植的组织,发生组织变异生长。


目前,Crook博士的团队正在进行动物实验,来测试3D打印神经细胞是否可能发育成畸胎瘤。


什么是3D大脑?


Crook博士说:“3D打印脑组织是人造大脑的第一步。我们所制作的脑组织是均匀一致的,而真实的人类大脑是由完全不同的区域组成,因此要制作一个功能完整的大脑非常困难。未来能否3D打印完整的大脑也是我们研究者努力奋斗的目标!”


3D打印技术除了提供定制化的移植外,还可以用于医学研究。例如,可以打印出癫痫或精神分裂症患者的脑组织,研究其特定的发病机理,并且用来筛选有效治疗疾病的药物。

3D打印脑组织的研究创新性地结合了3D打印技术与材料科学最新发展,获得生物学的研究成果。澳大利亚宽松的政策环境、充足的资源支持也鼓舞着更多优秀地人才投身科研,以科研创新推动社会发展,造福全人类!


素材来源:ABC


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