干細(xì)胞結(jié)合3D生物打印造出眼部組織

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眼睛的外層血—視網(wǎng)膜屏障包括視網(wǎng)膜色素上皮細(xì)胞、布魯赫膜和脈絡(luò)膜毛細(xì)血管。圖片來源：美國國家眼科研究所(NEI)

美國國家衛(wèi)生研究院下屬國家眼科研究所(NEI)研究人員使用患者干細(xì)胞和3D生物打印技術(shù)，打印出一種支持視網(wǎng)膜感光的光感受器的眼組織——外層血—視網(wǎng)膜屏障的細(xì)胞組合。這一成果為研究老年性黃斑變性(AMD)和其他眼病的發(fā)病機(jī)制提供了模型，將促進(jìn)人們對(duì)致盲疾病機(jī)制的理解。

外層血—視網(wǎng)膜外屏障由視網(wǎng)膜色素上皮(RPE)組成，視網(wǎng)膜色素上皮被布魯赫膜與富含血管的脈絡(luò)膜毛細(xì)血管隔開。布魯赫膜調(diào)節(jié)絨毛毛細(xì)血管和RPE之間的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和廢物的交換。在AMD中，稱為脈絡(luò)膜小疣的脂蛋白沉積物在布魯赫膜外形成，阻礙其功能。隨著時(shí)間的推移，RPE分解，導(dǎo)致光感受器退化和視力喪失。

研究人員在水凝膠中結(jié)合了3種未成熟的脈絡(luò)膜細(xì)胞類型：周細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞和成纖維細(xì)胞。然后，他們將凝膠打印在可生物降解的支架上。幾天后，這些細(xì)胞開始成熟，形成致密的毛細(xì)血管網(wǎng)絡(luò)。在第9天，研究人員在支架的反面種植了視網(wǎng)膜色素上皮細(xì)胞。打印的組織在第42天達(dá)到完全成熟。

組織分析、遺傳和功能測(cè)試表明，打印組織的外觀和行為都類似于天然的外層血—視網(wǎng)膜屏障。在誘導(dǎo)應(yīng)激下，打印組織顯示出早期AMD的模式，如RPE下的脈絡(luò)膜小疣，并進(jìn)展到晚期干性AMD，其中觀察到組織退化。低氧導(dǎo)致濕性AMD樣外觀伴隨著脈絡(luò)膜血管過度增殖，并遷移到RPE下區(qū)域。用于治療AMD的抗血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子藥物可抑制血管過度生長(zhǎng)和遷移，并恢復(fù)組織形態(tài)。

研究團(tuán)隊(duì)解決的技術(shù)挑戰(zhàn)包括生成合適的可生物降解支架，以及通過開發(fā)一種溫度敏感型水凝膠來實(shí)現(xiàn)一致的打印圖案，這種水凝膠在冷的時(shí)候會(huì)出現(xiàn)明顯的條紋，但當(dāng)凝膠變暖時(shí)會(huì)溶解。良好的一致性使研究人員能更精確地量化組織結(jié)構(gòu)。他們還在細(xì)胞混合物中優(yōu)化了周細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞和成纖維細(xì)胞的比例。

關(guān)鍵詞： 視網(wǎng)膜色素上皮 研究人員 毛細(xì)血管 光感受器 內(nèi)皮細(xì)胞