Nature子刊：“干细胞+3D生物打印”成功制造出眼组织

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近日，根据来自Nature Methods期刊的一篇文章，科学家们利用患者干细胞和3D生物打印技术成功制造出了具有功能的眼组织。未来，这项技术或将促进对致盲疾病机制的理解。

来自美国国立卫生研究院（National Institutes of Health）下属国家眼科研究所（NEI）的研究小组利用3D生物打印技术打印出了一组细胞组合，包括外部血液-视网膜屏障-眼部组织，支持视网膜的光感光器。该技术为研究退行性视网膜疾病如老年性黄斑变性（AMD）提供了理论上无限的患者来源组织。

“我们知道AMD始于血液-视网膜的外部屏障。然而，由于缺乏相关的人体生理模型，我们对AMD由起始至发展到后期的机制仍然知之甚少。”眼科和干细胞转化研究部门主任Kapil Bharti博士讲道。

外层的血-视网膜屏障由视网膜色素上皮（RPE）组成，由Bruch膜与血管丰富的绒毛膜隔开。Bruch膜调节绒毛膜和RPE之间的营养物质和废物的交换。在AMD中，被称为drusen的脂蛋白沉积物在Bruch膜外形成，阻碍其功能。随着时间的推移，RPE分解导致光感受器退化和视力丧失。

Bharti及其同事将三种未成熟脉络膜细胞类型组合在水凝胶中：周细胞和内皮细胞是毛细血管的关键组成部分；纤维母细胞赋予组织结构。然后将凝胶打印在可生物降解的支架上。几天之内，细胞开始成熟，形成一个致密的毛细血管网络。

第9天，科学家们在支架的反面植入视网膜色素上皮细胞。第42天，打印组织在完全成熟。组织分析、遗传和功能测试表明，打印的组织外观和行为类似于天然的血视网膜外屏障。在诱导应激下，打印组织表现出早期AMD的模式，如RPE下的drusen沉积，并发展到晚期干燥期AMD，此时观察到组织退化。低氧诱导湿性AMD样外观，脉络膜血管增生并迁移至亚RPE区。用于治疗AMD的抗 VEGF 药物抑制了血管的过度生长和迁移，并恢复了组织形态。

参考资料：

[1] https://www.news-medical.net/news/20221222/NIH-scientists-use-patient-stem-cells-and-3D-bioprinting-to-produce-eye-tissue.aspx

[2]Song, M.J., et al. （2022） Bioprinted 3D outer retina barrier uncovers RPE-dependent choroidal phenotype in advanced macular degeneration. Nature methods. doi.org/10.1038/s41592-022-01701-1.