三D列印可保持人類胚胎幹細胞的多能性

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【本報訊】(記者 常麗君) 

    據物理學家組織網報導,英國赫瑞瓦特大學和一家幹細胞技術公司合作,開發出一種真空閥門式(valve-based)三維(3D)列印技術,首次將3D列印拓展到人類胚胎幹細胞範圍。

    這一突破使得利用人類胚胎幹細胞來「打造」移植用人體組織和器官成為可能,列印結構還能用於藥物測試,加速改良測試過程。相關論文發表在《生物製造》雜誌上。

   近幾年來,3D列印的方法已逐漸發展到生物製造領域。羅斯林‧塞拉博幹細胞技術公司商業開發經理詹森‧金說:「通常,實驗室培養細胞是在二維平面生長,只有少數細胞能用三維列印方式。人類幹細胞太敏感,難以用這種方式來控制。我們是世界上首次將人類胚胎幹細胞列印出來並進行培養的。」

    列印過程中的關鍵問題是可控性和減少傷害,這樣才能保證細胞與組織的發育能力和正常功能。人類胚胎幹細胞來自胚胎早期階段產生的「幹細胞系」,沒有明確的發育方向,可以分化為人體內任何類型的細胞。

    研究小組開發出了一種真空閥式細胞印表機,細胞被裝入印表機的兩個分離容器,然後按預先編好的程式,被統一列印到一個盤子上。該印表機充分考慮了人類胚胎幹細胞的敏感性和脆弱性,能列印出具有高度活性的細胞。

    當人類胚胎幹細胞被列印出來以後,還要經過多項測試,如檢測它們的活性,看其是否還能分化為不同類型細胞;檢測細胞的列印密度、特徵屬性和分佈情況,以此評價這種列印方法的精確性。

   「我們發現,這種真空閥門列印方式非常溫和,足以保持幹細胞的發育能力,還能精確打出同樣大小的球體。更重要的是,列印出來的人類胚胎幹細胞保持了它們的多能性,還能分化成其他類型的細胞。」

    論文合著者、英國赫瑞瓦特大學的威爾‧文妙‧舒說:「該方法是用氣壓驅動來列印細胞,通過開關微真空管能控制氣壓,通過改變噴頭直徑、入口氣壓或打開真空管的時間可以精確控制噴出細胞的數量。」

   舒還指出,通過列印人類胚胎幹細胞生成的3D結構,我們能造出更精確的人體組織模型,這對藥物開發、毒性測試都非常有用,因為大部分藥物開發都是以人類疾病為目標,用人類組織來實驗更有意義。

   金表示:「這是一次科學的進步。我們希望這一進步能帶來長期的巨大價值,為人們提供可靠的藥物而不必用動物做藥物試驗,提供用於移植的器官而無需捐獻,並能消除器官排斥和免疫抑制帶來的問題。」

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