科学家3D打印出活体组织细胞的可折叠形状

天津大格

3D生物打印技术已经在允许科学家从人类或动物细胞制造合成组织方面取得了长足的进步。但即使是最先进的生物打印机也往往不能成功复制根据发育规划生长的组织的关键结构特征。人体组织中的自然褶皱，例如，帮助我们发挥功能的许多弹性和褶皱部分，难以使用3D打印机复制。

近日，来自加州大学旧金山分校的生物工程师利用名为DNA编程组装细胞（DPAC）的3D细胞图形技术，3D打印出活体组织的复杂折叠形状。这项研究可以帮助科学家创造出复杂和功能性的合成组织。

科学家们发现，通过机械活动的小鼠或人类细胞（特别是间充质细胞）对细胞外基质纤维的薄层进行构图，它们能够从活体组织中产生碗状结构，线圈和波纹。

3D细胞图形化技术可用于建立组织的空间模板。然后这个组织模板将自身折叠成复杂的形状，模仿组织在发展过程中分层组装的方式。这是因为间充质细胞有效地“牵引”在其周围的绳状细胞外基质（ECM）纤维网络上，导致整个结构发生拱形或变形。

最科学家已经牢牢掌握如何编程细胞组装，以便操纵其折叠行为。研究人员说，通过对间充质细胞进行特殊的排列，他们能够制造出与“简单模型”所预测的非常相似的“形状转变”的活体构建体。

首先，他们想知道是否可以将折叠式组织发育程序纳入其他控制组织构图的程序中，以全面操作细胞。其次，他们希望花更多的时间来研究细胞是如何区别于体内组织折叠中发生的机械变化。

最终，这项研究工作可能会从3D生物打印器官或用于药物测试的微型“器官”产生连锁反应，甚至直到生物软机器人的开发。