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近期，研究人員提供了一種新型的三維壓印細(xì)胞片組裝策略，用于同步構(gòu)建仿生肝小葉, 在細(xì)胞類型、密度和分布方面具有較高的準(zhǔn)確性。

三維壓印細(xì)胞片組裝的策略方案

研究背景

生物工程肝臟組織在肝病治療中具有一定前景。一般來(lái)說(shuō)，人的肝臟是由微小的徑向形態(tài)的肝小葉結(jié)合血管和膽道網(wǎng)組成的。為了模擬肝臟結(jié)構(gòu)，許多策略被開(kāi)發(fā)來(lái)制造三維仿生肝臟模型。根據(jù)目前已有的報(bào)道而言，研究者們通過(guò)應(yīng)用材料線索的幾何圖形化，可以將人的實(shí)質(zhì)細(xì)胞、基質(zhì)細(xì)胞甚至血管細(xì)胞排列成特定的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，模擬間質(zhì)微結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)細(xì)胞分布和一些肝臟功能。

隨著近年來(lái)微納米技術(shù)的發(fā)展，生物打印和其他組織工程技術(shù)可以構(gòu)建具有三維結(jié)構(gòu)的生物組織，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)血管網(wǎng)絡(luò)和微循環(huán)系統(tǒng)的仿生和構(gòu)建。盡管目前的技術(shù)在肝臟仿生構(gòu)建上取得了許多成功，目前的研究大多只實(shí)現(xiàn)了肝臟幾何結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)單模仿，而難以構(gòu)建出細(xì)胞堆積和多細(xì)胞結(jié)構(gòu)相互作用的高密度組合物，導(dǎo)致肝臟組織工程化的效果不理想。因此，實(shí)現(xiàn)細(xì)胞類型、密度和分布的同步構(gòu)建仍是仿生肝臟生物組織工程研究的重要方向。

研究亮點(diǎn)

為了建立高精度的肝小葉，研究者利用空間蛋白質(zhì)基因組學(xué)數(shù)據(jù)集鑒定了正常人肝臟中的多細(xì)胞特定組成。基于這些數(shù)據(jù)和細(xì)胞膜片技術(shù)，研究者隨后使用了一種新開(kāi)發(fā)的三維壓印策略，從肝細(xì)胞片層中壓印雕刻出具有六邊形中空橫截面結(jié)構(gòu)的肝細(xì)胞片。

通過(guò)不同的自組裝方法，研究者實(shí)現(xiàn)了多層小葉疊加，多個(gè)小葉結(jié)構(gòu)整合，模擬肝臟的微觀單位。進(jìn)一步地，研究者通過(guò)將血管內(nèi)皮細(xì)胞浸潤(rùn)到組裝好的小葉結(jié)構(gòu)的中空截面中，獲得具有血管化通道的仿生肝小葉，用于營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)擴(kuò)散和藥物灌注。

通過(guò)將這些血管化仿生肝小葉與微流控集成，研究者構(gòu)建了肝臟芯片，并驗(yàn)證了其在藥物篩選中的應(yīng)用。最后，研究者將血管化的仿生肝小葉進(jìn)一步組裝并形成更大的生理結(jié)構(gòu)，通過(guò)原位移植到肝衰大鼠體內(nèi)證明了其促進(jìn)肝再生的能力。

綜上，這種新型的仿生肝小葉為肝臟組織工程提供了一種具有巨大潛力的構(gòu)筑方法。相關(guān)研究文章近期發(fā)表于Science Bulletin。

了解詳情，請(qǐng)閱讀原文

Jinglin Wang, Danqing Huang, Hanxu Chen, Yuanjin Zhao. Biomimetic hepatic lobules from three-dimensional imprinted cell sheets. Science Bulletin 2024; doi: 10.1016/j.scib.2024.02.030

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