DNA編程組裝細(xì)胞技術(shù)：可3D打印出活組織的復(fù)雜折疊形狀

南極熊2018年1月2日訊/加州大學(xué)舊金山分校（UCLA）的生物工程師正在嘗試?yán)�用一種名為DNA編程組裝細(xì)胞（DPAC）的3D細(xì)胞技術(shù)3D打印活體組織的復(fù)雜折疊形狀。這項(xiàng)研究可以幫助科學(xué)家創(chuàng)造出復(fù)雜和功能性的合成組織。

3D打印已經(jīng)讓科學(xué)家在創(chuàng)建合成組織方面取得了長足的進(jìn)步。 但即使是最先進(jìn)的生物打印機(jī)，目前也仍然無法成功復(fù)制根據(jù)發(fā)育規(guī)劃生長的組織的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)特征，比如人體組織中的自然褶皺。

不過，UCLA的這項(xiàng)研究有望改變這一點(diǎn) — 該校的科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，通過操縱有活性的小鼠或人類細(xì)胞（特別是間充質(zhì)細(xì)胞），從而對細(xì)胞外基質(zhì)纖維的薄層進(jìn)行構(gòu)圖，他們可以從活體組織中產(chǎn)生碗狀結(jié)構(gòu)，線圈和波紋。

“我們開始意識到，將自然發(fā)展過程分解為工程學(xué)原理是可能的，然后我們可以利用這些原理來重建和理解組織。這在組織工程方面無疑是一個全新的角度。”UCLA博士后研究員Alex Hughes表示。

該研究涉及使用一種叫做細(xì)胞DNA編程組裝的3D細(xì)胞圖案化技術(shù)。它可用于建立組織的空間模板。模板一旦建成便會將自身折疊成復(fù)雜的形狀，模仿組織在開發(fā)過程中分層組裝的方式。這是因?yàn)殚g充質(zhì)細(xì)胞有效地“牽引”在其周圍的繩狀細(xì)胞外基質(zhì)（ECM）纖維網(wǎng)絡(luò)上，導(dǎo)致整個結(jié)構(gòu)發(fā)生拱形或變形。

令人高興的是，UCLA的科學(xué)家已經(jīng)牢牢掌握該編程細(xì)胞組裝，以便操縱其折疊行為了。研究人員解釋說，通過對間充質(zhì)細(xì)胞進(jìn)行特殊的排列，他們能夠制造出與“簡單模型”所預(yù)測的非常相似的“形狀轉(zhuǎn)變”的活體構(gòu)建體。

不過，需要探索的內(nèi)容還有很多。首先，他們想知道是否可以將折疊式組織發(fā)育程序納入其它控制組織構(gòu)圖的程序中，以全面操作細(xì)胞；其次，他們希望花更多的時間來研究細(xì)胞是如何區(qū)別于體內(nèi)組織折疊中發(fā)生的機(jī)械變化。

最終，這項(xiàng)研究可能會對3D打印的器官、用于藥物測試的微型“器官”，甚至生物柔性機(jī)器人的發(fā)展產(chǎn)生積極推動作用。

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延伸閱讀：《Organovo聯(lián)手Viscient用3D打印組織模型開發(fā)肝病藥物》

編譯自 3ders