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透明的人体器官可以帮助创建人造3D打印的器官吗?

时间:2020-02-29 09:58 来源:中国3D打印网 作者:中国3D打印网 阅读:
极光尔沃
        中国3D打印网2月29日讯,近日,位于慕尼黑路德维希马克西米利安大学医院卒中和痴呆症研究所(ISD)的德国Ertürk实验室的一组研究人员发表了一篇基于新技术的论文,该技术可以使完整的人体器官透明化。借助显微成像,他们可以在细胞水平上观察透明器官的潜在复杂结构,从而产生可以用作生物3D打印技术模板的器官图,并最终有助于为患者创建按需人工器官有需要。此外,研究人员认为,组织工程方面的努力需要通过包括3D生物打印在内的新兴技术来复制人体器官的细胞图,以复制大规模的人体组织和器官。
         这一切都归功于一项名为小胶束介导的人类orgAN有效清除和标记(SHANEL)的新技术的开发,该技术使研究人员能够绘制出完整的大型哺乳动物器官的细胞和分子结构图。遗传学和神经科学专家AliErtürk是德国环境卫生研究中心组织工程与再生医学研究所(ITERM)的负责人,同时也是ISD的首席研究员,他是这一开创性项目的发现者,该项目使用了显微成像技术来揭示通过在科学期刊《细胞》中透视人体器官的复杂结构,从而使它们变得透明。

人肾的血管和肾小球细节
        与22名研究人员一起,他们创建了SHANEL,这是一种基于新的组织通透性方法的技术,用于标记人体器官,并绘制完整的大型哺乳动物器官的细胞和分子结构图。科学家团队使用这种新方法来提供透明完整的成年人类大脑和肾脏,并使用微米级深度的抗体和染料进行3D组织学检查。因此,以细胞分辨率揭示了完整的人眼,人甲状腺,人肾和转基因猪胰腺的结构细节。据中国3D打印网了解,映射人脑或其他器官是向前解读它们在健康和疾病中的功能的关键一步。SHANEL可以帮助在分子水平上绘制人脑图,并为3D生物打印技术提供人体器官的细胞蓝图,以按需制造新器官。
落射荧光显微镜的光可以从头到尾在大脑中传播,证明完整的人脑完全透明
  落射荧光显微镜的光可以从头到尾在大脑中传播,证明完整的人脑完全透明
          根据德国环境卫生研究中心发布的消息,解密人体器官的结构复杂性一直是一项重大挑战,因为缺乏在细胞水平上对它们进行成像的技术。该出版物表明,完整人体器官作图的进展有限,特别是在解析解剖结构复杂性方面,主要是由于缺乏可扩展的技术来在细胞水平上对人体器官成像。尽管磁共振成像(MRI)可以为包括大脑和肾脏在内的人体器官提供纵向成像,但它缺乏细胞分辨率。

      此外,在使人体器官透明(这是从德国莱比锡大学的Bechmann实验室验尸后获得的)之后,该团队不得不应对器官成像和大量结果数据分析方面的其他挑战。首先,他们与Miltenyi Biotec合作开发了一种新型的激光扫描显微镜,其具有大的样品容纳能力,称为“ Ultramicroscope Blaze”。这种显微镜可以对像肾脏一样大的人体器官成像。接下来,该团队与慕尼黑工业大学(TUM)的Bjoern Menze一起,开发了深度学习算法,计划能够分析3D亿万个细胞。


  SHANEL方法
       Ertürk还描述了一些缺点,他希望这些缺点将在将来得到纠正:该方法不能消除人体组织的高自发荧光;仍然没有光片显微镜系统可以扫描人的大脑。 SHANEL预处理仅适用于部分商品化抗体进行深层组织标记;根据器官的大小,标记和清除过程仍需花费数月的时间;他们的机器学习算法仅用于分析细胞体,而每个结构(例如血管和神经元)都需要新的算法,而最佳的人体器官定位将需要非常新鲜的器官,例如死后不久的器官,这非常困难来。这项工作是在ISD,德国环境健康中心,慕尼黑路德维希马克西米利安斯大学(TUM)进行的,并得到了德国研究基金会,NVIDIA,弗里茨·蒂森基金会,美国国立卫生研究院和欧洲研究理事会(ERC)的支持。

         中国3D打印网点评:在过去的几年中,科学家们试图创造出可以使整个器官清晰的方法,从而可以研究其内部结构。这项新技术产生了难以置信的详细3D器官图谱,这要归功于它们现在处于透明状态,并添加了特殊的染料,使研究人员可以在细胞水平上绘制肾脏,眼睛和大脑的图谱,这将有助于将来可以帮助科学家3D打印器官。例如,他们认为了解人类肾脏的3D结构对于组织工程工作非常有价值,这些工作旨在使用3D生物打印技术来生成人造肾脏,而这种技术需要对完整的人类肾脏进行详细的细胞和分子复制。现在,多亏了SHANEL,在透明的人体器官中端对端传播的聚光光的蜂窝3D地图具有如此复杂的细节水平,换句话说,将来可能成为科学家尝试的垫脚石,生物制造器官!器官捐赠非常短缺,患者的等待时间和移植费用是真正的负担。有关人体器官细胞结构的详细知识使我们朝着按需人工创建功能器官迈出了重要的一步。

(责任编辑:中国3D打印网)

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