哈佛科学家借力3D生物打印出“活的”肾脏模型

今年3月份的时候，本站曾多次报导过由哈佛大学HansrgWyss生物工程教授JenniferA.Lewis领导的一个研究团队发明者了一种方法，可以用人类干细胞、粗胞外基质和内衬血管内皮细胞的循环地下通道3D打印机出有厚重的血管化的组织结构，并将活性维持了一个多月时间。如今这个团队又更进一步，3D生物打印机出有了一个管状的3D肾结构，该结构需要重现肾的功能，从而向着生物打印机功能性人体的组织和器官又迈向了一步。　　通过与罗氏制药公司的科学家AnnieMoisan的密切合作，他们在之前的基础上建构出有了一个功能性的3D肾结构，这个结构包括活的人类上皮细胞，该细胞构成了肾小管表面。

目前这项研究早已在线公开发表在了《ScientificReports》杂志上。　　目前的工作更进一步拓展了我们的生物打印机平台以打造出功能性的人体的组织结构，这一工作兼备技术和临床方面的意义。

Lewis教授说道。　　据小编理解，由Lewis的团队创立的3D肾结构仿真的是近端小管，是肾小管中最久最细的一段，是每个肾单位的最重要组成部分。

所谓的肾单位，承担着在血液与尿液之间展开切换的关键功能，人类每外侧肾脏都享有100150万个肾单位。在肾近端小管的卷曲处，约65-80%的营养物质不会从肾滤液中新的吸取并运至血液。

因此，研究团队此次生物打印机的3D肾架构再现了整个肾的一个十分小但是十分关键的亚单元。　　据报，Lewis的团队是利用他们先前研发的生物打印机活细胞以构成薄的组织的方法来构建这一成果的，以下是基本步骤：　　用一个可自定义的3D打印机硅胶垫片作为模具，他们一开始通过铸一个设计好的细胞外基质作为基础层。　　然后，一种逃离现场墨水（它最后不会液化并从最后的结构中除去）不会被打印机成简单、卷曲的管状，这种形状类似于天然肾近端小管的结构。

　　打印机出来的结构随后被另一层粗胞外基质PCB一起。　　最后，整个结构被加热，逃离现场墨水也被除去，结果就是一个被映射粗胞外基质的对外开放小管。　　下一步，在小管两端的入口和出口灌入细胞生长液，然后再行灌入人类近端小管细胞，这些细胞不会很快吸附在该管道的内壁上。

　　最后，这些细胞不会构成一个密切冲刷的单层，并沦为小管内腔和外面的细胞外基质之间的细胞屏障。　　在这个过程中养分不会通过小管的入口和出口处灌入进去，孕育活细胞并在两个多月的时间里维持它们的活性和功能。

　　当细胞成熟期后，该3D肾结构就开始遵守与大自然的肾近端小管完全相同的最重要功能。人们可以将药物或其他东西倒入该3D肾结构，以研究其肾毒性及对近端小管细胞的整体影响。

　　该研究的联合第一作者KimberlyHoman和DavidKolesky特别强调说道，这一研究成果最令人兴奋的方面是，它是一种可靠的体外模型，而且其功能像活的肾的组织，与传统的2D细胞培养比起，这是一个极大的变革。　　研究人员们称之为，将来来看，他们的方法可以更进一步发展为生产植入物或器官辅助装置。而在短期内，它也将为临床医师获取一个需要根据病人明确特点评估化疗方案或展开疾病诊断的强劲工具，同时也是一个十分有效地的方式来协助制药公司确认药物对身体健康和肾功能的影响。

　　而且，作为一种生产平台，这种方法是灵活性、可拓展且适应性强劲的，也就是说，利用这种方法，研究团队除了努力争取生产出有更大的肾脏结构之外，还计划探寻其他类型的人体的组织和器官。

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