类器官的分化方向和结构形成2024-03-19 09:08:01
而在2021年,通过3D打印技术结合生物材料,研究人员提出了一种工程方法,解决了脑类器官的核心区域易坏死、细胞分化诱导因子(如小分子或蛋白等)扩散受限等问题。在该研究中,通过使用聚己内酯支架对脑类器官进行培养,产生了经过改造的扁平化脑类器官,它具有良好的扩散条件,能更好地为其组织提供氧气和营养,从而防止坏死组织核心的形成,有助于类器官在体外长期培养的维持。上述研究主要为类器官的体外培养提供了特定的结构支撑及为氧气、营养物质的扩散提供条件,除此之外,工程学支架的可调性质(包括生化成分与物理性质等)也可为类器官的体外培养提供精细可控条件。比如,不同的胞外基质刚度可以影响间充质细胞的分化方向,如较硬的基质(>30kPa)促进成骨分化,而较软的基质(<10kPa)促进成脂分化。2022年,研究人员制备了一种基于脱细胞的牛和人子宫内膜衍生的水凝支架材料,体外构建了鼠和人的子宫内膜类器官。该研究中,作者探究了不同的洗涤剂对水凝胶进行处理,以及将水凝胶与不同组分交联对于类器官分化的影响,证明了不同的组分、不同的工程化支架处理方式可影响类器官的细胞排列、结构乃至功能。
综上,工程化的支架材料为类器官的构建提供了复杂的拓扑结构,有效促进了组织细胞与外界环境的物质交换,减少了类器官培养过程中细胞的氧化应激与机械损伤,一定程度上促进了类器官的分化成熟以及结构、功能上的稳定,有利于类器官的长期培养。不仅如此,工程化支架材料的可调性质,甚至可以在一定程度上直接影响类器官的分化方向和结构形成。此外,部分工程化地支架结构引入了非天然的附着材料,在体外为特定组织结构提供了相应的支撑作用,以模拟体内的胞外微环境。结合3D打印技术及生物墨水,可使支架本身在结构、材料、力学特性以及稳定性上均符合工程学中程序化、模式化的特点。
出自《类器官技术与合成生物学协同研究进展》作者陈子苓,向阳飞.
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