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如何構(gòu)建還原肝臟復(fù)雜結(jié)構(gòu)？我國學(xué)者給出了新方案
2024年07月24日 11:55:41
來源：化工儀器網(wǎng) 作者：小王 點(diǎn)擊量：5548
肝臟作為人體中至關(guān)重要的器官，是體內(nèi)代謝的中心站，參與多種物質(zhì)的代謝過程。同時(shí)，肝臟還具備解毒功能、凝血功能，并且發(fā)揮著免疫防御作用。而這些功能與肝臟復(fù)雜的結(jié)構(gòu)有著密切的聯(lián)系。
【化工儀器網(wǎng) 行業(yè)百態(tài)】肝臟作為人體中至關(guān)重要的器官，是體內(nèi)代謝的中心站，參與多種物質(zhì)的代謝過程。同時(shí)，肝臟還具備解毒功能、凝血功能，并且發(fā)揮著免疫防御作用。而這些功能與肝臟復(fù)雜的結(jié)構(gòu)有著密切的聯(lián)系。
肝臟的基本結(jié)構(gòu)為肝小葉，肝小葉呈多面棱柱體狀，以中央靜脈為中心，肝細(xì)胞單層排列形成肝板向周圍放射狀走向。而這些肝細(xì)胞具有多種功能面，如肝血竇面、膽小管面等。肝細(xì)胞之間通過緊密連接、橋粒和縫隙連接等結(jié)構(gòu)相互耦聯(lián)成群，從而擴(kuò)大肝細(xì)胞的各種功能。此外，肝臟中還有雙重血液供應(yīng)系統(tǒng)，并且分布著復(fù)雜的膽管系統(tǒng)，這些結(jié)構(gòu)維系著肝臟的代謝和解毒。
用更加直觀的數(shù)據(jù)來說明，成人肝臟由大約50萬—100萬個(gè)六邊形結(jié)構(gòu)的肝小葉組成，約一萬億個(gè)細(xì)胞和致密交錯(cuò)的血管及膽管網(wǎng)絡(luò)行使著代謝、合成、解毒等500多項(xiàng)重要功能。也正因如此，現(xiàn)代醫(yī)學(xué)想要構(gòu)建并修復(fù)肝臟面臨著非常多的局限。如何發(fā)展包括類器官、微流控芯片、3D生物打印在內(nèi)的體外組織工程技術(shù)，實(shí)現(xiàn)人工肝臟和肝臟組織模型構(gòu)建工作，成為了再生醫(yī)學(xué)的重要研究方向。
而關(guān)于這個(gè)問題，我國學(xué)者似乎給出了一個(gè)新的方案。近日，北京協(xié)和醫(yī)院肝臟外科團(tuán)隊(duì)攜手多家研究機(jī)構(gòu)在人工肝臟領(lǐng)域取得兩項(xiàng)突破性進(jìn)展。相關(guān)團(tuán)隊(duì)成功使用懸浮打印技術(shù)和全息晶格聲鑷技術(shù)，構(gòu)建了帶有肝臟靜脈結(jié)構(gòu)的新型人工肝臟(HEALs)，以及在活性和功能方面更具優(yōu)勢的肝臟組織模型。
據(jù)悉，團(tuán)隊(duì)采用了“全向懸浮打印基質(zhì)網(wǎng)絡(luò)”作為支持介質(zhì)來實(shí)現(xiàn)對肝臟組織的精準(zhǔn)打印，而打印出的HEALs與傳統(tǒng)3D打印肝臟相比實(shí)現(xiàn)了厘米級組織構(gòu)建，且在肝功能表達(dá)、移植后血管新生方面表現(xiàn)出顯著優(yōu)勢。在小鼠實(shí)驗(yàn)中，移植到小鼠體內(nèi)的HEALs在兩周后便可以觀察到血管新生，證明了其在生物體內(nèi)的活性和功能性。
全息晶格聲鑷技術(shù)是一種運(yùn)用聲學(xué)手段捕獲、組裝、移動(dòng)和篩選細(xì)胞的技術(shù)。具有非接觸、無損傷、精確靈活、圖案化過程迅速等獨(dú)特優(yōu)勢，被形象地比喻為“隔空取物”技術(shù)。團(tuán)隊(duì)對其進(jìn)行了針對性調(diào)整，使其可以用于仿生3D肝臟模型構(gòu)建。
用該技術(shù)構(gòu)建體外仿生3D肝臟模型與傳統(tǒng)方法相比，作用后的原代肝細(xì)胞在1分鐘內(nèi)就可以生成大量自組裝的肝細(xì)胞球狀體，不僅速度快，而且體外培養(yǎng)后肝細(xì)胞球狀體的直徑顯著增加，蛋白合成代謝、糖代謝、解毒等核心功能也顯著增強(qiáng)。
并且，這也是全息聲鑷技術(shù)應(yīng)用于生物模型構(gòu)建領(lǐng)域的一次突破，一定程度上為后續(xù)解決該技術(shù)運(yùn)用于相關(guān)領(lǐng)域的局限性提供了重要的思路，激發(fā)了其在構(gòu)建體外3D模型方面的巨大潛力。
簡單地說，這兩項(xiàng)研究成果不僅為肝臟再生醫(yī)學(xué)帶來了新希望，也為無法及時(shí)獲得肝臟移植的患者提供了潛在的救命之道。新技術(shù)的出現(xiàn)，標(biāo)志著在肝臟再生領(lǐng)域取得了重要進(jìn)展，未來的肝臟移植和藥物篩選逐漸開始形成極具潛力的解決方案。
本文參考資料來源：科技日報(bào)、中國青年報(bào)
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