巴西圣保罗大学(University of São Paulo)人类基因组与干细胞研究中心的研究团队,日前成功以3D 列印的方式制造出微型肝脏,而且具有部分肝脏的重要功能,可产生重要的蛋白质、储存维他命及分泌胆汁。整个培育过程约90 天,虽然仍不是完整的肝脏器官,但研发团队所使用的培育方法有望加速此领域的发展。


巴西科学家以3D 列印制造出微型肝脏


3D 列印

虽在过去研究中,也有团队成功以3D 列印开发出人工肝脏,但细胞能维持肝脏功能的时间都较短暂。在此研究中,团队结合了细胞重编程(cell reprogramming)、诱导性多能干细胞(pluripotent stem cell)与3D 列印的技术,使培养出来的微型人工肝脏能够维持较久的功能性。该研究崭新之处在先将细胞以特殊技术团聚成球体,接着才将该团聚的细胞球体印出,以此克服了生物细胞列印中常见的问题——细胞间逐渐失去接触而失去功能性。

培育过程

根据研究团队表示,整个培育过程共约90 天,可分为三个阶段:分化(differentiation)、列印与成长。在分化阶段时,会先将血球细胞重新编程为诱导性多能干细胞,然后分化成各种类型的肝脏细胞,如肝细胞(hepatocytes)、血管细胞(vascular cells)、间充质细胞(mesenchymal cells) ,并在此时团聚成列印所需的球体。接者与水胶状的液体混合后进行列印,培养18 天待其成长完成。

此论文的第一作者,埃内斯托·古拉特博士(Ernesto Goulart)补充:「在列印的过程中,团聚球体细胞必须沿着三轴方向堆叠,才能确保人工肝脏能够扩充体积来维持组织间的接触。而实验中所使用的水胶状生物墨水也能在组织结构中产生交联,借此更进一步强化组织的架构强度。」

成果与未来发展

在实验中,团队使用了三名志愿者的血液细胞来培育微型人工肝脏,并以细胞间接触的维持性与蛋白质科学家成功以基因合成技术,创造人工合成的大肠杆菌)的产生、释放能力作为评估标准。古拉特博士表示:「以团聚球体细胞列印出的器官比起分散式的单一细胞所列印出的器官成果来得好。如预期一样,在整个成长过程中,肝脏的功能没有因细胞失去接触而逐渐消失。」

虽然该研究仍未培育出完整人工肝脏,但其技术有望更进一步发展,开发出能用于器官移植的器官列印技术。古拉特博士也补充:「虽然我们的研究规模仍相当小,但只要有足够的资金与热忱,要扩大此技术的应用规模是非常容易的。」。