干細(xì)胞的案例
將成熟細(xì)胞轉(zhuǎn)化為干細(xì)胞的新方法
干細(xì)胞是身體中所有細(xì)胞的初始狀態(tài)，它們是所有身體器官和組織的基礎(chǔ)。
新加坡國立大學(xué)(NUS)力學(xué)生物學(xué)研究所(MBI)和意大利FIRC分子腫瘤學(xué)研究所(IFOM)的G.V. Shivashankar教授發(fā)現(xiàn)，成熟的細(xì)胞可以通過重編程手段恢復(fù)為可重新配置的干細(xì)胞狀態(tài)，而且不需要直接的基因修飾，具體方法是將細(xì)胞限制在特定的幾何空間中一段時間。該研究近日已發(fā)表在《PNAS》上。
Shivashankar教授說：“這項(xiàng)突破性的研究成果將為組織工程學(xué)和再生醫(yī)學(xué)開辟新一代的干細(xì)胞技術(shù)，這項(xiàng)技術(shù)將能克服基因修飾帶來的負(fù)面影響?！?回調(diào)細(xì)胞時鐘
自從科學(xué)家們首次證明成熟細(xì)胞可以在實(shí)驗(yàn)室中重新編程成為能在體內(nèi)發(fā)育成任何細(xì)胞類型的多能干細(xì)胞以來，已有十多年了。在早期研究中，研究人員通過引入重置細(xì)胞基因組程序的外部因素來遺傳修飾成熟細(xì)胞，使其回到一種未分化的、非特定的狀態(tài)。這些誘導(dǎo)多能干細(xì)胞（iPSC）可以被編程成為不同的細(xì)胞類型，用于組織修復(fù)、藥物發(fā)現(xiàn)，甚至是培養(yǎng)用于移植的新器官。重要的是，這些細(xì)胞并不需要從胚胎身上獲取。
然而，一個重要的問題在于，任何從誘導(dǎo)多能干細(xì)胞發(fā)育而來的特化細(xì)胞在植入體內(nèi)之后都有形成腫瘤的趨勢。為理解這種情況發(fā)生的原因，研究人員將注意力轉(zhuǎn)向理解干細(xì)胞的分化和生長在身體中是如何被調(diào)節(jié)的，特別是，成熟細(xì)胞如何自發(fā)地還原成未成熟的類干細(xì)胞狀態(tài)，以及在發(fā)育和組織維護(hù)狀態(tài)中如何轉(zhuǎn)換為其他細(xì)胞類型。
Shivashankar教授的研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，成熟細(xì)胞可以在體外被重編程為多能干細(xì)胞，而且不需要基因修飾，只需要簡單地將成熟細(xì)胞限制在一個特定的空間內(nèi)生長。
重置成熟細(xì)胞
當(dāng)成纖維細(xì)胞（結(jié)締組織中的一種成熟細(xì)胞，比如肌腱和韌帶）被限制在一個矩形區(qū)域內(nèi)時，它們會快速地呈現(xiàn)出與基質(zhì)（細(xì)胞附著的表面或介質(zhì)）相同的形狀。
展開 人類胚胎干細(xì)胞也能3D打印了
人類胚胎干細(xì)胞也能3D打印了
日前，來自蘇格蘭的研究人員利用一種全新的3D打印技術(shù)，首次用人類胚胎干細(xì)胞進(jìn)行了3D打印，研究的相關(guān)論文已于今日發(fā)表在《生物制造》（Biofabrication）上。人類胚胎干細(xì)胞在再生醫(yī)學(xué)領(lǐng)域受到了非常多的關(guān)注，這些由早期胚胎發(fā)展而來的干細(xì)胞擁有著分化成人體各種細(xì)胞的能力，如何無損并可控地讓胚胎干細(xì)胞形成人們所需的三維結(jié)構(gòu)，一直是業(yè)界難題。而這項(xiàng)突破解決了這一問題，讓人們能夠利用人類胚胎干細(xì)胞準(zhǔn)確構(gòu)建三維組織和結(jié)構(gòu)，從而大大加速和改善藥物檢測工藝的發(fā)展。
近年來，人們在生物制造領(lǐng)域已經(jīng)取得了許多重要進(jìn)展，利用人造的固體細(xì)胞和結(jié)構(gòu)制造出了大量三維組織和器官，但是，在大多數(shù)相關(guān)實(shí)驗(yàn)中，人們利用的仍是動物細(xì)胞。
該項(xiàng)研究的主要人員，蘇格蘭赫瑞瓦特大學(xué)的Will Wenmiao Shu博士說：“就我們所知，這是歷史上首次用人類胚胎干細(xì)胞進(jìn)行‘打印’，由胚胎干細(xì)胞制造出的三維結(jié)構(gòu)可以讓我們創(chuàng)造出更準(zhǔn)確的人體組織模型，這對于試管藥物研發(fā)和毒性檢測都有著重要意義。因?yàn)槲覀冎圃斓拇蠖鄶?shù)藥物都是作用于人的，所以用人體組織去進(jìn)行測試也是理所應(yīng)當(dāng)?shù)??！?從更長遠(yuǎn)的角度看，這種新的打印技術(shù)同樣可以為人類胚胎干細(xì)胞制作人造器官鋪平道路，這將為千千萬萬的患者帶去福音。
考慮到人類胚胎干細(xì)胞的敏感性，在本次研究中，赫瑞瓦特大學(xué)的研究者們與干細(xì)胞科技公司Roslin Cellab合作，使用了一種專門定制的“氣動打印技術(shù)”。在實(shí)驗(yàn)過程中，胚胎干細(xì)胞和培養(yǎng)液將會被先存放在打印機(jī)中的兩個獨(dú)立容器里，然后規(guī)則地?cái)[放在培養(yǎng)皿上，形成一個個球狀細(xì)胞團(tuán)。根據(jù)需要，每個細(xì)胞團(tuán)可由5到140個分離的細(xì)胞組成，其直徑在0.25到0.60毫米之間。
本項(xiàng)研究使用的3D打印機(jī)。
展開 結(jié)合神經(jīng)干細(xì)胞技術(shù)，3D打印水凝膠植入物有望修復(fù)受損脊髓
3D科學(xué)谷了解到該動物實(shí)驗(yàn)的另一個具有積極意義的結(jié)果是，經(jīng)處理的大鼠的循環(huán)系統(tǒng)已經(jīng)穿透植入物內(nèi)部以形成功能性的血管網(wǎng)絡(luò)，這有助于神經(jīng)干細(xì)胞存活，人工組織需要血管系統(tǒng)才能獲得足夠的營養(yǎng)并排出廢物。
以上研究涉及到工程和脊髓神經(jīng)再生這兩項(xiàng)交叉學(xué)科。工程團(tuán)隊(duì)一直致力于開發(fā)下一代用于制造細(xì)微仿生結(jié)構(gòu)的3D打印技術(shù)，該團(tuán)隊(duì)過去曾使用這項(xiàng)技術(shù)來制造肝臟組織和錯綜復(fù)雜的血管網(wǎng)絡(luò)，他們正在進(jìn)行的項(xiàng)目之一為制造人工心臟組織。負(fù)責(zé)脊髓再生的研究團(tuán)隊(duì)，已從事嚴(yán)重脊髓損傷修復(fù)研究超過10年，就在今年該團(tuán)隊(duì)培養(yǎng)除了一系列新的脊髓神經(jīng)干細(xì)胞。
研究團(tuán)隊(duì)下一步的科研目標(biāo)是將這種填充脊髓干細(xì)胞的3D打印植入物用于更大的動物實(shí)驗(yàn)，為將來的人體試驗(yàn)做準(zhǔn)備。接下來的研究中，研究團(tuán)隊(duì)還將在脊髓支架內(nèi)摻入蛋白質(zhì)，進(jìn)一步刺激干細(xì)胞存活和軸突生長。
與這項(xiàng)研究相關(guān)的論文發(fā)表于2019年1月14日的Nature Medicine雜志，作者包括Shaochen Chen，Mark Tuszynski等。
展開 觀點(diǎn)：器官3D打印將成為生物治療的新突破點(diǎn)，干細(xì)胞從2D升級為3D
△3D打印心臟示意圖
近年來，生物治療日益受到國內(nèi)外學(xué)者關(guān)注，尤其是干細(xì)胞技術(shù)在生物治療領(lǐng)域有很大的突破。干細(xì)胞不管是在免疫治療方面，還是臨床治療方面都帶來了可喜的成績，而3D技術(shù)的成熟，拉開了干細(xì)胞二維向三維升級的帷幕，有望帶動生物創(chuàng)新大革命，帶給人類醫(yī)療技術(shù)的全新升級。那么，3D技術(shù)會為未來生物治療發(fā)展帶來怎樣的影響呢？就這些問題，希瑞生命集團(tuán)高級顧問，虛擬現(xiàn)實(shí)3D技術(shù)資深專家任昊博士接受了采訪。
3D技術(shù)推動干細(xì)胞技術(shù)升級
比如如何誘導(dǎo)干細(xì)胞像醫(yī)生們期望的那樣生長成不同的組織，如何讓這些打印出的器官和人體原有器官無縫銜接，不排斥，功能良好；如何解決打印器官的“保質(zhì)”問題……總之，這已不僅僅是3D打印方面的專家能獨(dú)立操作解決的問題，需要和醫(yī)學(xué)專家、生物學(xué)專家、計(jì)算機(jī)專家，甚至設(shè)計(jì)和數(shù)學(xué)方面的專家一起合作才有可能實(shí)現(xiàn)突破性進(jìn)展。
但是，一旦此項(xiàng)技術(shù)落成，將給生物學(xué)界帶來難以想象的影響。器官打印一旦成熟，或許會徹底改變?nèi)祟惿?。比如人體器官衰竭無須配型找供體，而是直接應(yīng)用3D干細(xì)胞技術(shù)打印人體肝臟植入患者體內(nèi)。
任博解釋說，3D打印器官具體可以用可降解材料先打印出肝臟支架，在支架上附著干細(xì)胞，干細(xì)胞沿著器官模型迅速生長，有的生長成肌肉，有的生長成表面的組織，最后還要實(shí)現(xiàn)血管和神經(jīng)等系統(tǒng)的再造，最后支架降解，打印出來的肝臟就能發(fā)揮肝臟應(yīng)有的作用。
不僅如此， 3D打印組織模型有助于醫(yī)生“精準(zhǔn)手術(shù)”。運(yùn)用3D技術(shù)以1:1的比例打印患者病變器官模型，能讓醫(yī)生在術(shù)前熟悉患者器官的具體情況。
△3D打印器官模型，希瑞干細(xì)胞集團(tuán)供圖
以往對手術(shù)技術(shù)細(xì)節(jié)，醫(yī)生只能夠根據(jù)經(jīng)驗(yàn)判斷，而現(xiàn)在醫(yī)生們有了新的選擇，能用生物3D打印技術(shù)制作器官模型，在模型上先進(jìn)行了一次“模擬手術(shù)”。
展開 
華南理工曹曉東團(tuán)隊(duì)：用于軟骨再生的載干細(xì)胞3D打印絲素蛋白/明膠支架
圖4 不同水凝膠支架的理化性能測試
其次，研究人員開發(fā)了具有貫通孔(TH)和錯位孔(SH)的兩種支架，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明改變支架內(nèi)部纖維絲的空間排列，可成功打印出錯位孔支架和貫通孔支架，這兩種支架在孔隙率和力學(xué)性能上沒有顯著性差異，但錯位孔可提高細(xì)胞接種效率（圖5）。
圖5 水凝膠支架內(nèi)部結(jié)構(gòu)的電鏡掃描圖
接著，研究人員對比了細(xì)胞懸液(CS)和細(xì)胞聚集體(CA)兩種細(xì)胞接種方法，發(fā)現(xiàn)細(xì)胞聚集體接種可以使細(xì)胞有效地滲透到支架中，獲得細(xì)胞在整個結(jié)構(gòu)中的空間分布，從而形成高質(zhì)量的基質(zhì)組織（圖6），并通過體外成軟骨誘導(dǎo)實(shí)驗(yàn)證明，在相同誘導(dǎo)條件下，以細(xì)胞聚集體接種的方式，有利于維持圓形形態(tài)干細(xì)胞的聚集，促進(jìn)干細(xì)胞表達(dá)并分泌較多的 II 型膠原，有利于干細(xì)胞向透明軟骨分化；而以細(xì)胞懸液接種的方式，干細(xì)胞表達(dá)并分泌更多的 I 型膠原，干細(xì)胞傾向于向纖維軟骨分化（圖7、圖8）。
圖6 細(xì)胞活/死染色
圖7 體外培養(yǎng)的CA/SH和CS/SH軟骨形成
圖8 3D打印水凝膠支架上CS和CA的軟骨分化
最后，研究人員通過兔關(guān)節(jié)軟骨缺損模型評估了負(fù)載干細(xì)胞聚集體的錯位孔支架對軟骨缺損修復(fù)的作用，對比了12周和16周的修復(fù)情況（圖9）以及多種組織學(xué)染色結(jié)果（圖10），表明了采用細(xì)胞聚集體接種的錯位孔支架可有效實(shí)現(xiàn)關(guān)節(jié)軟骨的再生修復(fù)。
展開 中科院動物所顧奇/化學(xué)所王樹：營養(yǎng)不足環(huán)境中聚噻吩水凝膠的3D生物打印以促進(jìn)干細(xì)胞增殖
【科研摘要】
干細(xì)胞的
3D打印為再生醫(yī)學(xué)的組織工程提供了巨大的機(jī)會。然而，由于將細(xì)胞封裝在生物材料中時營養(yǎng)的滲透距離受到限制，導(dǎo)致營養(yǎng)不足的環(huán)境，因此開發(fā)新的生物活性材料以合理地增強(qiáng)干細(xì)胞的活力仍然是一項(xiàng)巨大的挑戰(zhàn)。
最近
，
中國科學(xué)院動物研究所
顧奇研究員
/
中國科學(xué)院化學(xué)研究所
王樹研究員
團(tuán)隊(duì)
設(shè)計(jì)了陽離子共軛聚噻吩衍生物聚[3-（3'-N，N，N-三乙氨基-1'-丙氧基）-4-甲基-2,5-噻吩鹽酸鹽]（PMNT），集成到陰離子明膠/藻酸鹽基質(zhì)中以開發(fā)新的3D可生物打印的共軛聚合物油墨Gel/Alg/PMNT，而靜電相互作用可以幫助PMNT固定在油墨內(nèi)部而不會造成嚴(yán)重的擴(kuò)散損
失。原則上，已證實(shí)
PMNT通過驅(qū)動細(xì)胞周期并上調(diào)生物合成和代謝途徑中的基因表達(dá)，從而在無血清培養(yǎng)基中促進(jìn)人臍帶間充質(zhì)干細(xì)胞（hMSC）增殖。
通過與hMSCs一起使用3D生物打印策略，
通過使用Gel/Alg/PMNT墨水的增強(qiáng)干細(xì)胞療法進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了全層切除傷口的加速愈合，其中通過誘導(dǎo)性刺激PMNT可以有效地促進(jìn)hMSC的增殖。所開發(fā)的共軛聚合物油墨Gel/Alg/PMNT固有的高度生物活性和促進(jìn)增殖的特性極大地克服了營養(yǎng)不足的環(huán)境，尤其是在3D打印的大型體系結(jié)構(gòu)中。
具有生物活性的聚噻吩材料具有
獨(dú)特的能力，無需血清即可促進(jìn)干細(xì)胞增殖，從而為組織重建中的
3D生物打印提供了新的生物墨水。
展開 ：超結(jié)構(gòu)動態(tài)水凝膠促進(jìn)干細(xì)胞在三維環(huán)境中的力學(xué)傳感與分化
至關(guān)重要的是，在CD-ADA為交聯(lián)水凝膠中，干細(xì)胞表現(xiàn)出不同尋常的超快三維星狀鋪展（封裝后18小時）。而在CD-ADA為交聯(lián)水凝膠中，干細(xì)胞的三維鋪展則顯著較慢。這個發(fā)現(xiàn)表明主客體超分子水凝膠所含可逆交聯(lián)的動力學(xué)常數(shù)對封裝在水凝膠三維網(wǎng)絡(luò)中的干細(xì)胞的發(fā)育行為有著重要的調(diào)控作用。
圖1. 動態(tài)超分子水凝膠的構(gòu)建及其力學(xué)性質(zhì)和細(xì)胞鋪展行為。
進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，由CD-ADA交聯(lián)的具有更高網(wǎng)絡(luò)動態(tài)性質(zhì)的水凝膠，除加快細(xì)胞三維鋪展行外，還顯著增強(qiáng)干細(xì)胞在三維動態(tài)水凝膠中的機(jī)械力信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，提高了細(xì)胞力學(xué)傳感轉(zhuǎn)錄因子YAP的細(xì)胞核轉(zhuǎn)運(yùn)。通過計(jì)算機(jī)模擬（分子動力MD，動力學(xué)蒙特卡洛算法KMC），該研究也證實(shí)了動態(tài)水凝膠交聯(lián)動力學(xué)常數(shù)對細(xì)胞力學(xué)與三維鋪展的影響（圖2）。
圖2. 計(jì)算機(jī)模擬水凝膠中的動態(tài)交聯(lián)作用及其在細(xì)胞力學(xué)作用下的可逆絡(luò)合。
此外，該研究也發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞對于動態(tài)水凝膠的生物物理動力學(xué)特征的感知與反應(yīng)，也取決于生物大分子網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的細(xì)胞黏附特征。只有當(dāng)RGD通過共價(jià)鍵修飾的方式連接于水凝膠網(wǎng)絡(luò)中時，細(xì)胞的三維鋪展才會顯著受動態(tài)交聯(lián)性質(zhì)的影響。而當(dāng)RGD通過非共價(jià)的方式連接于水凝膠網(wǎng)絡(luò)中時，細(xì)胞則無法感知網(wǎng)絡(luò)的動態(tài)特性以進(jìn)行快速三維鋪展（圖3）。
圖3. 動態(tài)水凝膠網(wǎng)絡(luò)的細(xì)胞黏附修飾及其對細(xì)胞三維鋪展的影響。
進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)，結(jié)合快速可逆交聯(lián)與共價(jià)RGD修飾的動態(tài)水凝膠，對于干細(xì)胞的成骨分化具有明顯的促進(jìn)作用，因此，有望實(shí)際應(yīng)用于干細(xì)胞的分化調(diào)控以及新型組織工程材料的開發(fā)中。
展開 脂肪干細(xì)胞3D打印出人體韌帶和肌腱
2018年10月12日，猶他大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程師團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種3D打印細(xì)胞的方法，使用改良的3D打印機(jī)和從脂肪組織中收集的干細(xì)胞，生成人體組織，如韌帶和肌腱。
根據(jù)該團(tuán)隊(duì)發(fā)布在《Journal of Tissue Engineering》上的文章，肌腱受損，韌帶或椎間盤破裂的人，可能只需要打印出新的替代組織并最終植入受損區(qū)域。
目前，患者的替代組織可以從患者身體的另一部分或有時從尸體中獲取，但是它們可能質(zhì)量差。這種3D打印技術(shù)可以解決這些問題。
猶他大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程助理教授Robby Bowles說“它將允許患者在沒有額外手術(shù)的情況下接受替代組織，而無需從其他部位收集組織，這些組織有其自身的問題來源，”，他與生物醫(yī)學(xué)工程碩士生David Ede共同撰寫了該論文。
經(jīng)過兩年研究的3D打印方法涉及從患者的脂肪組織中取出干細(xì)胞并將其打印在水凝膠表面上，形成肌腱或韌帶，然后在植入之前在體外培養(yǎng)。
但這是一個極其復(fù)雜的過程，因?yàn)檫@種結(jié)締組織由復(fù)雜模式的不同細(xì)胞組成。例如，構(gòu)成肌腱或韌帶的細(xì)胞必須逐漸轉(zhuǎn)移到骨細(xì)胞，以便組織可以附著在骨骼上。
Bowles和他的團(tuán)隊(duì)與位于鹽湖城的Carterra合作，該公司生產(chǎn)用于醫(yī)藥的微流體裝置，為3D打印機(jī)開發(fā)一種特殊的打印頭，可以按照他們需要的控制方式鋪設(shè)人體細(xì)胞。如下面的視頻所示，細(xì)胞穿過打印機(jī)中的微流體通道并停留在水凝膠表面上。
“這是一種以非常可控的方式創(chuàng)建一種模式和細(xì)胞組織的技術(shù)，而這種技術(shù)是您無法使用以前的技術(shù)創(chuàng)建的，”Bowles談到了打印過程。 “它允許我們非常具體地將細(xì)胞放在我們想要的地方。”
為了證明這一概念，該團(tuán)隊(duì)打印出了一種熒光色的基因改造細(xì)胞，以便他們可以查看它們的打印方式。
展開 Mater.》綜述：電活性生物材料和系統(tǒng)用于調(diào)控干細(xì)胞命運(yùn)和組織再生的進(jìn)展
在組織發(fā)育與再生過程中，細(xì)胞和組織微環(huán)境（包括細(xì)胞間相互作用、可溶性因子和細(xì)胞外基質(zhì)等）在調(diào)節(jié)細(xì)胞行為和組織功能方面發(fā)揮了關(guān)鍵作用。因此，模擬天然組織/細(xì)胞微環(huán)境的功能性生物材料在組織再生應(yīng)用中具有巨大的潛力。其中，電活性生物材料，包括導(dǎo)電性材料和壓電性材料，不僅能作為細(xì)胞粘附和結(jié)構(gòu)支撐的支架，更重要的是能夠可以同時調(diào)節(jié)細(xì)胞/組織的行為和功能。在此基礎(chǔ)上，電刺激可以進(jìn)一步調(diào)節(jié)許多生物學(xué)過程，從細(xì)胞增殖、遷移、和分化到神經(jīng)傳導(dǎo)、肌肉收縮、胚胎發(fā)生和組織再生等。
圖1 細(xì)胞與仿生細(xì)胞外基質(zhì)之間的動態(tài)機(jī)械相互作用。
中科院北京納米能源與系統(tǒng)研究所李琳琳研究員課題組近年來一直致力于研發(fā)電活性生物材料和自驅(qū)動器件，將其用于藥物遞送、干細(xì)胞分化調(diào)控和組織再生、生物傳感、癌癥治療等應(yīng)用方向（詳見課題組網(wǎng)頁：https://www.x-mol.com/groups/lilinlin）。最近，該團(tuán)隊(duì)系統(tǒng)綜述了電活性生物材料和系統(tǒng)用于調(diào)控干細(xì)胞命運(yùn)和組織再生的最新進(jìn)展和未來研究方向。首先，詳細(xì)介紹了內(nèi)源性生物電和壓電的生物學(xué)基礎(chǔ)。接著，討論了模擬細(xì)胞和組織微環(huán)境的電活性生物材料和電刺激遞送系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理，以及介導(dǎo)的電刺激和相關(guān)細(xì)胞信號通路。然后，總結(jié)了電活性生物材料在調(diào)節(jié)干細(xì)胞命運(yùn)和組織再生方面的最新進(jìn)展，特別是在神經(jīng)再生、骨組織工程和心臟組織工程方面的應(yīng)用。
展開 MIT新型電機(jī)用水使微型機(jī)器人滑動 杜克大學(xué)利用動物干細(xì)胞創(chuàng)造 “電子鼻”
5、前沿|智能機(jī)器人：杜克大學(xué)利用動物干細(xì)胞創(chuàng)造了 “電子鼻”
杜克大學(xué)的研究人員利用動物干細(xì)胞創(chuàng)造了一種“電子鼻”，用于檢測爆炸物，毒品和其他違禁品,杜克大學(xué)的研究人員邁出了建立一個人造“機(jī)器人鼻子”裝置的第一步，該裝置由活細(xì)胞制成，可以替代狗，供人員使用。研究人員開發(fā)了一種基于氣味受體的原型，這種氣味受體來自小鼠的基因，這些基因?qū)δ繕?biāo)氣味有反應(yīng)，包括可卡 因和爆炸物的氣味。事實(shí)證明，在實(shí)驗(yàn)室培訓(xùn)中測試事物和在實(shí)際鼻子中測試它們存在非常大的差異。該研究的第一步是確定最佳的氣味受體，以響應(yīng)目標(biāo)氣味，如可卡 因或大 麻。研究人員創(chuàng)造了一種液體培養(yǎng)基，其中含有可以從反應(yīng)中點(diǎn)亮的分子。接下來，他們復(fù)制了大約80％的小鼠氣味受體，并將這些受體與培養(yǎng)基中的七種目標(biāo)氣味化學(xué)物質(zhì)混合。
6、業(yè)界|無人機(jī)：vHive發(fā)布新自主無人機(jī)解決方案
vHive是一家基于云的軟件解決方案的開發(fā)商，該解決方案使企業(yè)能夠部署自動無人機(jī)蜂巢以實(shí)現(xiàn)其現(xiàn)場運(yùn)營和資產(chǎn)的數(shù)字化，今天vHive宣布增強(qiáng)其使用無人機(jī)進(jìn)行電塔檢測的全自動化工作流程，以支持人員作業(yè)。vHive為各種行業(yè)的公司提供解決方案，包括電信塔，鐵路，橋梁和土木工程。vHive使塔式公司和移動網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商能夠通過在最短時間內(nèi)捕獲現(xiàn)場數(shù)據(jù)并生成2D和3D塔模型來實(shí)現(xiàn)可視化，分析和共享，從而獲得有關(guān)其基礎(chǔ)架構(gòu)的信息。安全地處理人員線塔環(huán)境中自主飛行和數(shù)據(jù)采集的復(fù)雜性，進(jìn)一步增強(qiáng)了公司對電信行業(yè)的解決方案，使客戶能夠滿足他們數(shù)字化所需的各種資產(chǎn)類型。vHive是基于云的AI的開發(fā)者，它使企業(yè)能夠操作自動無人機(jī)蜂箱，以獲取，管理和處理現(xiàn)場數(shù)據(jù)。vHive的Mission AI?使基礎(chǔ)設(shè)施，電信，鐵路和土木工程等各種行業(yè)的組織能夠擴(kuò)展其無人機(jī)操作。
展開 未來人類寶寶或可通過3D打印的子宮出生
“我們的這項(xiàng)技術(shù)，是利用膠原蛋白作為支架材料，復(fù)合患者自體骨髓干細(xì)胞，或中科院北京干細(xì)胞庫的臍帶間充質(zhì)干細(xì)胞，進(jìn)行瘢痕化子宮內(nèi)膜的修復(fù)?！贝鹘ㄎ浣榻B。
在內(nèi)窺鏡的鏡頭之下，干細(xì)胞和生物材料開始在子宮里原本斑駁不平的創(chuàng)面上生長和修復(fù)，瘢痕的部分逐漸被填滿、撫平。
幾個月過去，瘢痕消失，內(nèi)膜上長出了新的腺體，受精卵開始著床。2014年7月，國內(nèi)第一例“再生醫(yī)學(xué)寶寶”出生了。
血液開始流通，卵細(xì)胞發(fā)育成熟并排出，荷爾蒙開始循環(huán)
戴建武很早就開始關(guān)注美國西北大學(xué)的熒光小鼠實(shí)驗(yàn)。“在技術(shù)上，我們目前也是可以做到的。之所以沒有做，是考慮到這個實(shí)驗(yàn)在臨床上意義其實(shí)不大?！贝鹘ㄎ浣忉專M管小鼠的卵巢是以3D技術(shù)打印的，但是卵巢里面塞著的卵泡，以及各類能產(chǎn)生卵細(xì)胞的激素成分，實(shí)際上都是從小鼠原有卵巢中提取出來的，原本就生殖功能完好，并不存在病理性問題。
在他看來，這個實(shí)驗(yàn)“在目前的臨床應(yīng)用中價(jià)值不大”。他在臨床上遇到的不孕不育患者，卵巢往往都不具備完整的功能。用3D打印雌鼠卵巢，并沒有對再生醫(yī)學(xué)的瓶頸和難點(diǎn)實(shí)現(xiàn)真正的技術(shù)突破。
“再生醫(yī)學(xué)現(xiàn)在真正的難點(diǎn)，是微環(huán)境的調(diào)控問題。意思是，我們怎樣讓干細(xì)胞在人體之內(nèi)，按照我們設(shè)定好的程序，不受干擾地長成我們想要的組織或器官。這個問題，目前全世界都沒有解決?！贝鹘ㄎ湔f。
目前，干細(xì)胞可以在實(shí)驗(yàn)室中，被分化成神經(jīng)細(xì)胞、皮膚細(xì)胞等各種臨床所需要的功能細(xì)胞，但如果在人體內(nèi)培植，就很容易受到人體產(chǎn)生的各種誘導(dǎo)分子的干擾，一不小心就“長歪了”。
在體外培植的器官，就算是使用同樣來源的干細(xì)胞來培育，移植回體內(nèi)的時候，仍然需要適應(yīng)。戴建武舉了個例子：“就像自家的孩子打小在外面養(yǎng)著，大了才抱回來，和家人肯定會有隔膜。”
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3D打印又一醫(yī)學(xué)應(yīng)用！科學(xué)家用人造脊髓為神經(jīng)“搭橋” 讓癱瘓大鼠再度行走
研究人員將這兩種毫米大小的植入物植入大鼠嚴(yán)重的脊髓損傷部位，植入物中含有神經(jīng)干細(xì)胞。幾個月后，新的脊髓組織在整個損傷過程中完全再生，并連接了宿主脊髓的斷端。經(jīng)過治療的大鼠后肢功能恢復(fù)“顯著”改善。Koffler博士說:“這標(biāo)志著修復(fù)人類脊髓損傷的臨床試驗(yàn)又向前邁出了關(guān)鍵一步。”
“支架提供了一個穩(wěn)定的物理結(jié)構(gòu)，能夠支持神經(jīng)干細(xì)胞的穩(wěn)定移植和存活?！薄八坪蹩梢员Ｗo(hù)移植的干細(xì)胞免受脊髓損傷的毒性和炎癥環(huán)境的傷害，并幫助引導(dǎo)軸突完全穿過損傷部位。”
他說，接受治療的老鼠的循環(huán)系統(tǒng)已經(jīng)滲透到植入物內(nèi)部，形成了功能正常的血管網(wǎng)絡(luò)，這有助于神經(jīng)干細(xì)胞的存活。Zhu博士補(bǔ)充說:“血管化是工程組織植入物的主要障礙之一，這種植入物可以在體內(nèi)保留很長時間。”“3D打印的組織需要血管系統(tǒng)來獲得足夠的營養(yǎng)和排泄廢物。我們小組之前做過3D打印血管網(wǎng)絡(luò)的工作，但是我們沒有把它包含在這個工作中?！薄坝捎谖覀兊?D支架具有良好的生物相容性，生物學(xué)自然會為我們處理這些問題?！?現(xiàn)在，科學(xué)家們正在擴(kuò)大這項(xiàng)技術(shù)的規(guī)模，并在更大的動物模型上進(jìn)行試驗(yàn)，為可能的人體試驗(yàn)做準(zhǔn)備。下一步還包括在脊髓支架內(nèi)加入蛋白質(zhì)，進(jìn)一步刺激干細(xì)胞存活和軸突生長。
來源：前瞻網(wǎng)
展開 3D生物打印模擬血管組織
同年，藍(lán)光英諾還構(gòu)建了首個具有全球獨(dú)立自主知識產(chǎn)權(quán)的干細(xì)胞3D生物打印技術(shù)體系，創(chuàng)造了“維持干細(xì)胞干性，保持干細(xì)胞原生態(tài)”的“DEVELOR“技術(shù)——在體外對干細(xì)胞不做任何基因修飾的情況下將干細(xì)胞放入到機(jī)體內(nèi)，利用機(jī)體自身的組織損傷修復(fù)信號對干細(xì)胞進(jìn)行定向誘導(dǎo)、實(shí)現(xiàn)機(jī)體再生。2016年，藍(lán)光英諾將此項(xiàng)技術(shù)在心血管疾病治療領(lǐng)域進(jìn)行了驗(yàn)證，實(shí)現(xiàn)了3D生物打印血管的臨床前應(yīng)用。
康裕建講解“DEVELOR“技術(shù)
以干細(xì)胞治療為基礎(chǔ)、結(jié)合3D打印的再生醫(yī)學(xué)工程轉(zhuǎn)化技術(shù)這一世界級新興領(lǐng)域需要不斷引入青年人才和創(chuàng)新思想。基于此，藍(lán)光英諾作為牽頭單位，與成都高新區(qū)管委會、四川大學(xué)華西醫(yī)院合作，建立了四川省生物增材制造產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院(簡稱“產(chǎn)研院”)，在四川省打造的生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)生態(tài)圈資源下，產(chǎn)研院將致力于實(shí)現(xiàn)3D生物打印人才、技術(shù)、資本的聚集效應(yīng)，構(gòu)建成都高新區(qū)3D生物打印技術(shù)領(lǐng)先、人才領(lǐng)先的新局面。
展開 3D器官打印將成為生物治療的新突破點(diǎn)
近年來，生物治療日益受到國內(nèi)外學(xué)者關(guān)注，尤其是干細(xì)胞技術(shù)在生物治療領(lǐng)域有很大的突破。干細(xì)胞不管是在免疫治療方面，還是臨床治療方面都帶來了可喜的成績，而3D技術(shù)的成熟，拉開了干細(xì)胞二維向三維升級的帷幕，有望帶動生物創(chuàng)新大革命，帶給人類醫(yī)療技術(shù)的全新升級。那么，3D技術(shù)會為未來生物治療發(fā)展帶來怎樣的影響呢？就這些問題，希瑞生命集團(tuán)高級顧問，虛擬現(xiàn)實(shí)3D技術(shù)資深專家任昊博士接受了采訪。
3D技術(shù)推動干細(xì)胞技術(shù)升級
比如如何誘導(dǎo)干細(xì)胞像醫(yī)生們期望的那樣生長成不同的組織，如何讓這些打印出的器官和人體原有器官無縫銜接，不排斥，功能良好；如何解決打印器官的“保質(zhì)”問題……總之，這已不僅僅是3D打印方面的專家能獨(dú)立操作解決的問題，需要和醫(yī)學(xué)專家、生物學(xué)專家、計(jì)算機(jī)專家，甚至設(shè)計(jì)和數(shù)學(xué)方面的專家一起合作才有可能實(shí)現(xiàn)突破性進(jìn)展。
但是，一旦此項(xiàng)技術(shù)落成，將給生物學(xué)界帶來難以想象的影響。器官打印一旦成熟，或許會徹底改變?nèi)祟惿?。比如人體器官衰竭無須配型找供體，而是直接應(yīng)用3D干細(xì)胞技術(shù)打印人體肝臟植入患者體內(nèi)。
任博解釋說，3D打印器官具體可以用可降解材料先打印出肝臟支架，在支架上附著干細(xì)胞，干細(xì)胞沿著器官模型迅速生長，有的生長成肌肉，有的生長成表面的組織，最后還要實(shí)現(xiàn)血管和神經(jīng)等系統(tǒng)的再造，最后支架降解，打印出來的肝臟就能發(fā)揮肝臟應(yīng)有的作用。
不僅如此， 3D打印組織模型有助于醫(yī)生“精準(zhǔn)手術(shù)”。運(yùn)用3D技術(shù)以1：1的比例打印患者病變器官模型，能讓醫(yī)生在術(shù)前熟悉患者器官的具體情況。
以往對手術(shù)技術(shù)細(xì)節(jié)，醫(yī)生只能夠根據(jù)經(jīng)驗(yàn)判斷，而現(xiàn)在醫(yī)生們有了新的選擇，能用生物3D打印技術(shù)制作器官模型，在模型上先進(jìn)行了一次“模擬手術(shù)”。
展開 石墨烯-碳納米管復(fù)合支架可模擬腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)！
科學(xué)家用石墨烯模擬大腦內(nèi)部四通八達(dá)的三維框架，把體內(nèi)正常的神經(jīng)干細(xì)胞移植到細(xì)小的碳納米管中，增殖和定向分化神經(jīng)元細(xì)胞，從而構(gòu)建出一個“互聯(lián)互通”的人造神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)?？蒲腥藛T發(fā)現(xiàn)，相比在二維的培養(yǎng)皿中觀察、培養(yǎng)神經(jīng)細(xì)胞，三維支架更接近腦部實(shí)際環(huán)境。而與現(xiàn)有的膠原支架、水凝膠支架相比，碳神經(jīng)支架最大的優(yōu)勢在于導(dǎo)電性，可通過電刺激實(shí)現(xiàn)神經(jīng)干細(xì)胞的定向分化，分化效率可提高20％左右。
研究中，科學(xué)家將腦膠質(zhì)瘤細(xì)胞“種植”在構(gòu)建的大腦皮層模型中，結(jié)合先進(jìn)的成像和分析技術(shù)，就能清晰看到腫瘤細(xì)胞的發(fā)展進(jìn)程。此外，他們還構(gòu)建了藥物模型，以觀察不同抗癌藥物對腫瘤的抑制效果。
“這種支架需要1—2年可在體內(nèi)降解代謝，未來有可能移植到大腦，用于阿爾茨海默癥、帕金森病等疾病的治療?！敝锌圃杭{米—生物界面重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究員程國勝說，針對多種神經(jīng)退行性疾病的治療，醫(yī)學(xué)界已經(jīng)提出移植神經(jīng)干細(xì)胞的構(gòu)想。三維碳神經(jīng)支架將是很好的載體，它能幫助醫(yī)生將神經(jīng)干細(xì)胞精準(zhǔn)放置到病變地點(diǎn)，并幫助其增殖、分化，以實(shí)現(xiàn)干細(xì)胞替代治療的目的。
總之，這種三維碳復(fù)合材料成功克服了傳統(tǒng)三維石墨烯泡沫空隙過大的缺點(diǎn)，同時真正意義上實(shí)現(xiàn)了碳納米管三維空間網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建。碳納米管在石墨烯表面的原位生長，使得復(fù)合支架具有優(yōu)異的導(dǎo)電性和機(jī)械穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)了碳納米管和石墨烯的三維幾何，機(jī)械和電學(xué)互聯(lián)互通。利用這種復(fù)合支架培養(yǎng)原代大腦皮層神經(jīng)元，其能更好地模擬大腦皮層的復(fù)雜性。將腦膠質(zhì)瘤細(xì)胞種植在構(gòu)建的大腦皮層模型中，利用先進(jìn)的成像和分析技術(shù)，系統(tǒng)研究了單膠質(zhì)瘤細(xì)胞在三維空間上的速度分步，成功構(gòu)建了腦膠質(zhì)瘤的運(yùn)動模型。對于新型藥物的篩選以及進(jìn)一步的精準(zhǔn)醫(yī)療具有重要意義。（材料科學(xué)與工程綜合報(bào)道。來源：騰訊視頻、科技日報(bào)、中科院）
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