據e鍵打印小編了解，近日在最新一期的《Nature Methods》雜志上，來自加州大學舊金山分校（UCSF）的一隊科學家公布了他們在3D打印人體組織的微型模型方面獲得的技術突破。科學家們稱，該技術可以用于藥物篩選、癌癥研究，最終甚至可以幫助完成可移植器官。
這一新技術被稱為細胞的DNA編程組裝（DPAC，DNA Programmed Assembly of Cells）。這項研究是由UCSF的藥物化學副教授Zev Gartner領導，參與者包括博士后研究員Alex Hughes、研究人員Maxwell Coyle博士，以及一批博士生。
研究人員解釋稱，這項技術主要是要制造出像樂高積木那樣可以構成人體組織的微小模型，這些模型就像構成人體的“磚塊”。這些微小模型被3D打印到一個碟子里，可以用于范圍廣泛的研究，比如對于受癌癥影響組織的研究、或者治療藥物的篩選，它甚至還可能導致3D打印人體器官的突破。
Gartner教授非常看好這一突破。“我們可以獲取想要的任何細胞類型，并且通過編程指定它要去的地方。我們可以在最早期的階段精確地控制誰跟誰說話，誰要接觸誰。隨后這些細胞就會按照最初編程好的空間線索進行互動、四處移動，然后隨著時間的推移發展成為組織。”Gartner表示，“這中間的一個潛在的應用是，在未來的幾年中，我們可能會從一位乳癌癥患者的乳腺上采集不同組成部分的樣品，建立一個這些組織的模型，并以此作為一個專門針對該患者的個性化藥物篩選平臺來使用。另外一個用處是我們可以從這些模型上學習到組織生長的規則，然后最終會使其成長為完整的器官。”
更重要的是，這種技術的效率非常高。該技術可以在數小時之內創建出數以千計的類器官陣列——每個類器官都通過了定制設計，并含有數百個細胞。要知道，我們的身體里包含了超過10萬億個細胞，這些細胞有數百種。而正是不同細胞的組合構成了各種器官系統的結構功能。但癌癥往往會打破已經組織好的細胞結構，所以我們需要武裝自己對抗它。“細胞不是孤獨的小自動機，”Gartner表示，“它們會通過網絡進行溝通，進行集體決策。正如在任何復雜的社會組織中那樣，只有這個組織的結構正確它才會成功，而許多失敗的企業已經證明了這一點。在人體組織的背景下，當出現組織故障時，那就是癌癥。”
這就使DPAC技術非常有效，因為更多有關組織細胞如何進行自我組織和功能的知識有助于我們更好地理解如何治愈癌癥。“這項技術可以讓我們在碟子上制造一些簡單的細胞組織部件，以便于我們能夠輕松地學習和操作。”參與這項研究的博士研究生之一Michael Todhunter說。“它讓我們無需對人體進行實驗就可以提出一些復雜的人類組織問題。”
至于如何3D打印出具體的結構，Gartner的團隊依賴于DNA。簡單地說，研究人員會切出一小段DNA并將它安裝到細胞的外膜上——他們將之比做網球上的絨毛。這不僅能使細胞了解它們屬于類器官中的哪一部分，也能夠把細胞“粘”在。最有趣的是，如果這些細胞彼此的DNA序列不相匹配，它們是不會互相粘附的。這就使科學家能夠創建出非常精確的細胞結構。他們可以逐層3D打印出這些細胞結構，而每組都被設計為只與特定的“細胞伙伴”結合。
為了展示該技術在3D打印不同類器官方面的能力，科學家們還在實驗中3D打印了各種不同細胞的陣列，比如脈管細胞、乳腺細胞，以及乳腺上皮細胞等。在后一個實驗中，他們在細胞中加入了低水平的癌癥基因RasG12V，發現不止一個突變細胞能夠引起細胞結構的異常生長。
下一步，Gartner的研究團隊正計劃使用這種技術在細胞水平上研究到底是什么樣的變化導致了腫瘤的生長并產生能夠入侵人體其他部位的癌細胞，最終危及生命。 他們也希望用這種技術來了解更多關于如何打造可移植的功能組織甚至包括完整的器官的知識。“打造出類似于大腦那樣復雜的細胞網絡的功能模型，是我們追求的最高挑戰之一。”Todhunter說，“DPAC使得這樣一個崇高的目標似乎有可能實的。”
