来自伦敦NIHR大奥蒙德街医院生物医学研究中心(GOSH和伦敦大学学院的合作)和意大利帕多瓦大学的科学家们首次展示了如何在水凝胶中生长的“微型器官”中实现3D打印——控制它们的形状、活动，甚至迫使组织长成“霉菌”。

科学家展示了在水凝胶中生长的类器官内部的3D生物打印

这可以帮助团队更准确地研究细胞和器官，创建逼真的器官和疾病模型，甚至更好地了解癌症如何通过不同组织扩散。

扎耶德研究中心(大奥蒙德街医院(GOSH)、GOSH慈善机构和伦敦大学学院大奥蒙德街儿童健康研究所(UCLGOSICH)的合作伙伴关系)的一个特别有前途的研究领域是类器官科学——创造胃、肠和肺等器官的微型版本。

但这种组织几乎总是以不受控制的方式生长，并不代表自然器官的复杂结构。这一点尤其重要，因为器官的形状和结构与其细胞组成一样重要——例如在胃、肺和心脏中。

这项研究表明，科学家如何在预先存在的凝胶中创建固体结构以实时固化特定图案，通过使用来自高规格显微镜的光引导凝胶中生长的类器官进入特定结构。这意味着生长中的微型器官或整个类器官中的任何细胞都将以特定且精确的方式生长。

这篇发表在NatureCommunications上的论文展示了该团队如何希望重建和研究器官功能在不能正常生长时会发生什么——例如在怀孕早期出现的许多畸形。

该团队希望这项研究能够创建更好的疾病模型，这意味着他们的研究更可靠，结果质量更好，并且有朝一日减少对动物研究的需求。这项工作还可以通过在活体器官中输送生物学上准确的“补丁”来进行治疗。

“打印”用途的示例：

有序细胞：为了研究称为神经元的微观脑细胞，类器官研究传统上会产生无法分离和研究的无序神经元束。这种技术使团队能够为神经元创造硬化的凝胶“轨道”，就像奥林匹克游泳池的泳道一样。

明确的形状：为了创造出与‘真实’发育中的肠道形状相同的微观肠道，该团队创造了一种复杂的水凝胶模具，该模具可引导类器官形成模仿正在发育的肠道复杂结构(称为“隐窝”和“绒毛”)的形状。

创造分支：科学家们能够设计一种水凝胶来鼓励肺细胞创造分支，就像它们在“真正的”肺中所做的那样。

癌症扩散：为了研究癌症如何穿过不同硬度和密度的组织，该团队在癌细胞周围创建了硬化凝胶笼，并监测癌细胞运动如何根据周围环境的密度而变化——这对于了解癌症扩散很重要

来自UCLGOSICH的GiovanniGiobbe博士是该研究的共同主要作者，他说：“由于我们对聚合物凝胶进行了微小但艰苦的调整，看到这些精确的结构开始在我们眼前形成真是太神奇了。我们真的很兴奋看看这能带我们去了解人类疾病和有朝一日治疗的地方。”

帕多瓦大学的AnnaUrciuolo博士和儿科研究所神经肌肉工程实验室的负责人说：“这项工作是生物医学研究中爆炸式增长的多学科方法进步的典范。复制器官模型的能力在实验室中以及帮助科学家在工作台上重现健康和患病组织和器官复杂性的技术的发展是转化医学在未来发生变化的开端/”

GOSH小儿外科医生、UCLGOSICH小儿外科教授、NIHRGOSHBRC组织工程和再生医学主题联合负责人PaoloDeCoppi教授说：“这项工作是一个很好的例子，说明我们如何能够带来跨学科的国际团队共同改进我们的研究并造福患者。”

“在英国专门从事类器官研究的GOSH和UCL团队，与专门从事凝胶打印设计和应用的意大利团队合作，使这项令人难以置信和美丽的研究成果得以实现。这将对实验室产生影响-基于研究以提高我们对疾病的理解，但也可能导致住院使用和治疗。”

这项工作的下一步将是研究这些受控、模制和定向的微型器官，以更好地了解它们如何模仿体内的真实器官和状况。