水凝膠中“長出”微型器官，倫敦大學科學家使用3D生物打印了解癌癥傳播途徑
時間：2023-06-13 09:58 來源：南極熊 作者：admin 閱讀：次
2023年6月12日，來自倫敦大學學院（UCL）大奧蒙德街醫院和帕多瓦大學的科學家展示了如何通過生物3D
打印技術實現在水凝膠中“生長出”微型器官，這有助于更好地了解癌癥如何通過不同組織擴散。這項新技術可以幫助控制微型器官的形狀和活動，甚至可以迫使組織長成“模具”。據
UCL 稱，研究團隊希望通過這種方式能夠制作出更逼真的器官和疾病模型，并更準確地研究細胞和器官。
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相關研究以題為“Hydrogel-in-hydrogel live bioprintingfor
guidance and control of organoids and organotypic
cultures/用于指導和控制類器官和器官型培養物的水凝膠包水凝膠活體生物打印”的論文被發表在《Nature Communications》期刊上，由AnnaUrciuolo, Giovanni Giuseppe Giobbe等人撰寫。
論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-023-37953-4#Ack1
類器官科學是扎耶德研究中心（倫敦大學學院大奧蒙德街兒童健康研究所和大奧蒙德街醫院的合作伙伴）的專業研究領域之一。它涉及創建微型版本的器官，例如胃、腸和肺。然而，組織幾乎總是以不受控制的方式生長，并不代表自然器官的復雜結構。這一點尤為重要，因為器官的形狀和結構與其細胞構成一樣重要。這項發表在《自然》雜志上的新研究首次展示了科學家如何在預先存在的凝膠中創建固體結構并實時固化出特定的形狀，這一切都要歸功于高分辨率顯微鏡。這意味著生長中的微型器官或整個類器官中的任何細胞都將以特定方式生長。
圖 1水凝膠打印的性能
圖 2 水凝膠中水凝膠實時生物打印的時間控制和 oSpCs 的受控軸突引導
圖 3 用于研究類器官 3D 培養物中癌細胞遷移的水凝膠活生物打印
圖 4 通過水凝膠水凝膠活體打印超類器官驅動腸道類器官形態發生
圖 5水凝膠中水凝膠活生物打印對類器官和器官型培養物施加的 3D 幾何約束
例如，為了研究癌癥如何穿過不同硬度和密度的組織，該團隊在癌細胞周圍創建了硬化凝膠籠，并監測它們的運動如何根據周圍環境的密度而變化——這是了解癌癥擴散的一個重要過程。
通過創建更好的疾病模型，研究人員希望未來的研究更加可靠，產生質量更好的結果，并最終減少動物研究。研究團隊現在計劃使用生物打印技術來重建器官，以及研究當器官不能正常生長時其功能會發生什么變化，例如在懷孕早期出現的許多畸形。這項工作還可以通過在活體器官中輸送生物學上準確的“補丁”來進行治療。
這項研究的共同主要作者、倫敦大學學院大奧蒙德兒童街的 Giovanni Giobbe
博士說：“由于我們對聚合物凝膠進行了微小而復雜的調整，看到這些精確的結構開始在我們眼前形成，真是太神奇了。我們真的很高興看到這項成果可以幫助我們進一步了解人類疾病，甚至有朝一日可以應用到臨床治療上。”為了探索生物打印技術的用途，研究團隊將該方法應用于幾種不同的情況。例如，為了研究神經元，類器官研究傳統上會產生無法分離和研究的無序神經元束。然而，這項技術允許該團隊為神經元創造硬化的凝膠“軌道”來沿著它生長，就像競賽游泳池的泳道一樣。
同時，為了確保微觀腸道的形狀與“真實”發育中的腸道相同，研究團隊創建了一個復雜的水凝膠模具，該模具可引導類器官形成模仿正在發育的腸道復雜結構（稱為“隱窩”和“絨毛”）的形狀。同樣，科學家們能夠設計一種水凝膠來促進肺細胞產生分支，就像它們在真實肺中所做的那樣。
NIHR GOSH BRC 組織與工程和再生醫學主題的負責人、倫敦大學學院大奧蒙德街兒童健康研究所的
Paolo De Coppi 教授（他是 GOSH
的兒科外科醫生，也是合作伙伴）說：“這項工作是一個很好的例子，說明我們如何將跨學科的國際團隊聚集在一起，以改進我們的研究并使患者受益。在英國專門從事類器官研究的
GOSH 和 UCL
團隊，與專門從事凝膠打印設計和應用的意大利團隊合作，使這項具有重大意義的研究成果得以實現。這將對基于實驗室的研究產生影響，以提高我們對疾病的理解，甚至也有可能應用到臨床和治療。”
這項工作的下一步將是研究這些受控、模制和定向的微型器官，以更好地了解它們如何模仿體內的真實器官和狀況。
來自帕多瓦大學的、兒科研究所神經肌肉工程實驗室的負責人Anna Uriuolo
博士說：“這項工作是生物醫學研究中正在爆發的多學科方法的進步的一個典范。在實驗室中復制器官模型的能力，以及幫助科學家在實驗臺上再現健康和疾病組織和器官復雜性技術的發展，是推動未來醫學發展的開始。”
這項工作得到了帕多瓦大學2017年STARS-WiC資助、帕多瓦大學Progetti di
Eccellenza CaRiPaRo、TWINNING、Oak Foundation Award、AFM
Telethon、意大利威尼托大區'Consorzio per la Ricerca Sanitaria'（CORIS）（LifeLab
Program）、歐洲研究委員會（ERC，RerOids）對N.E.的資助、
以及帕多瓦大學2017年STARS啟動資金和IRP鞏固者給A.U.、NIHR GOSH生物醫學研究中心和GOSH兒童慈善機構的撥款資助。
(責任編輯：admin)
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