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科技日報記者?張夢然
澳大利亞悉尼大學(xué)和韋斯特米德兒童醫(yī)學(xué)研究所團(tuán)隊為細(xì)胞創(chuàng)建了“操作手冊”：他們使用三維（3D）光刻打印技術(shù)創(chuàng)建了一個復(fù)雜的環(huán)境，以組裝模仿器官結(jié)構(gòu)的組織。該技術(shù)發(fā)表在最近的《先進(jìn)科學(xué)》雜志上，是朝著實(shí)現(xiàn)3D打印組織和器官邁出的重要一步。
細(xì)胞“操作手冊”未來用于3D打印人體組織、骨骼和器官。圖片來源：澳大利亞悉尼大學(xué)
就像電唱機(jī)的唱針導(dǎo)航乙烯基凹槽來播放音樂，細(xì)胞會使用蛋白質(zhì)和機(jī)械觸發(fā)器來導(dǎo)航其復(fù)雜的環(huán)境，復(fù)制發(fā)育過程。團(tuán)隊在最新研究中，就利用微觀機(jī)械和化學(xué)信號重建了發(fā)育過程中的細(xì)胞活動。
研究人員表示，從細(xì)胞中構(gòu)建組織需要詳細(xì)的指導(dǎo)，這與用許多不同的部分構(gòu)建樂高建筑物沒有什么不同。圖片來源：澳大利亞悉尼大學(xué)/阿爾達(dá)拉米
與樂高搭建類似，用細(xì)胞建造組織也需要詳細(xì)規(guī)劃指導(dǎo)，否則細(xì)胞可能會以錯誤的結(jié)構(gòu)、不可預(yù)測的方式組合。該研究用一種全新3D打印方法對細(xì)胞下指令，指導(dǎo)每個構(gòu)建塊應(yīng)該去哪里，以及如何與其他塊聯(lián)系。通過這種方法，團(tuán)隊創(chuàng)建了一種骨脂肪組件，其結(jié)構(gòu)類似于早期哺乳動物發(fā)育中骨骼和組織的集合。
過去，科學(xué)家可以培養(yǎng)干細(xì)胞以產(chǎn)生多種細(xì)胞，但無法控制它們?nèi)绾卧?D中分化和組裝。此次團(tuán)隊成功利用生物工程和細(xì)胞培養(yǎng)方法，指導(dǎo)源自血細(xì)胞或皮膚細(xì)胞的干細(xì)胞成為可組裝成器官樣結(jié)構(gòu)的特殊細(xì)胞。他們表示，這一方法能使細(xì)胞創(chuàng)造出更好、更接近天然的組織。
除了理解錯綜復(fù)雜的“生命說明書”之外，這種方法還具有巨大的實(shí)際意義。例如，在迫切需要器官移植的再生醫(yī)學(xué)中，其能促進(jìn)可供移植器官的生長；其還有助于科學(xué)家了解器官如何發(fā)育和發(fā)揮功能，以及錯誤發(fā)育如何引起人類疾病，進(jìn)而有助于開發(fā)細(xì)胞和基因療法，提供臨床相關(guān)干細(xì)胞生產(chǎn)的能力，最終治療甚至治愈目前難以解決的疾病。
總編輯圈點(diǎn)：
細(xì)胞的成長發(fā)育是一個復(fù)雜動態(tài)的過程。它們仿佛冥冥之中受到什么指引，能夠按部就班地分化，成長為具有不同形態(tài)和功能的細(xì)胞，然后繼續(xù)分裂，產(chǎn)生更多同類型的細(xì)胞。當(dāng)人類嘗試創(chuàng)建細(xì)胞，便也需要掌握這種“指引”的技巧，讓細(xì)胞以正確的結(jié)構(gòu)、以預(yù)判的方式組合。對，這種技巧相當(dāng)于細(xì)胞組裝的“操作手冊”。對著手冊，就可以讓細(xì)胞構(gòu)建出更接近天然的組織，它能在人類生命健康領(lǐng)域發(fā)揮作用，幫助人們攻克更多醫(yī)學(xué)難題。
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