UTS科學(xué)家生物3D打印微型胎盤(pán)模型，推進(jìn)妊娠并發(fā)癥研究

2025年9月18日，南極熊獲悉，悉尼科技大學(xué)（UTS）的研究人員在生物3D打印微型胎盤(pán)方面取得突破，為研究妊娠并發(fā)癥開(kāi)辟了新途徑。

這項(xiàng)研究以題為“Matrix directs trophoblastdifferentiation in a bioprinted organoid model of early placental development”的論文發(fā)表在《自然通訊》雜志上，由副教授Lana McClements和第一作者Claire Richards博士共同領(lǐng)導(dǎo)，凸顯了這項(xiàng)技術(shù)在治療先兆子癇等疾病方面的潛力。

論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-025-62996-0

先兆子癇影響著5-8%的妊娠，并導(dǎo)致全球孕產(chǎn)婦和嬰兒死亡。麥克萊門(mén)茨博士解釋說(shuō)：“獲取妊娠早期的胎盤(pán)組織既不切實(shí)際也不安全，這使得早期妊娠研究充滿挑戰(zhàn)。到嬰兒出生時(shí)，胎盤(pán)已經(jīng)發(fā)生了很大變化，不再能反映妊娠早期的狀態(tài)?！彼a(bǔ)充說(shuō)，人們對(duì)先兆子癇的了解仍然有限，因?yàn)閯?dòng)物和細(xì)胞模型通常無(wú)法復(fù)制人類胎盤(pán)獨(dú)特的生物學(xué)特性。

△胎盤(pán)仿生器官的顯微鏡圖像。圖片來(lái)自UTS Microbial。

建立更好的妊娠并發(fā)癥模型

自2009年以來(lái)，仿生器官（人體器官的微型版本）已成為研究領(lǐng)域的變革性工具。2018年，胎盤(pán)仿生器官首次利用滋養(yǎng)層細(xì)胞（一種僅在胎盤(pán)中發(fā)現(xiàn)的特殊細(xì)胞）開(kāi)發(fā)而成。在此基礎(chǔ)上，悉尼科技大學(xué)團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)用了生物打印技術(shù)，該技術(shù)利用活細(xì)胞與生物相容性材料相結(jié)合，制造出精確的3D結(jié)構(gòu)。

在這項(xiàng)研究中，滋養(yǎng)層細(xì)胞與一種合成的、可調(diào)節(jié)的凝膠混合，并以細(xì)小的液滴形式打印到培養(yǎng)皿中，操作方式類似于噴墨打印機(jī)?！拔覀?cè)谏锎蛴∧z中培養(yǎng)的仿生器官與在動(dòng)物源性凝膠中培養(yǎng)的仿生器官發(fā)育不同，并且形成了不同數(shù)量的滋養(yǎng)層亞型。這凸顯了仿生器官的生長(zhǎng)環(huán)境可以控制它們的成熟方式，”理查茲博士指出。

研究人員解釋說(shuō)：“生物3D打印仿生器官與天然胎盤(pán)組織非常相似，提供了一個(gè)早期胎盤(pán)的精確模型。這使得我們能夠開(kāi)始探究妊娠并發(fā)癥的原因，并在受控環(huán)境下評(píng)估潛在的治療方法。例如，我們將生物打印仿生器官暴露于一種在先兆子癇女性體內(nèi)含量較高的炎癥分子中，然后測(cè)試潛在的治療方法，觀察仿生器官的生長(zhǎng)和反應(yīng)?！?/div>

研究人員表示，這些發(fā)現(xiàn)標(biāo)志著在建立可靠的早期妊娠模型方面邁出了一步。隨著模型的不斷完善，人們距離能夠預(yù)測(cè)、預(yù)防和治療妊娠并發(fā)癥、避免危及生命的未來(lái)更近了一步。

生物3D打印的進(jìn)展

更廣泛的生物打印領(lǐng)域的進(jìn)展也在加速。本月，由荷蘭烏得勒支大學(xué)及附屬烏得勒支大學(xué)醫(yī)學(xué)中心（UMC Utrecht）的Riccardo Levato領(lǐng)導(dǎo)的研究人員開(kāi)發(fā)了一款將計(jì)算機(jī)視覺(jué)與體積打印相結(jié)合的3D打印機(jī)。打印系統(tǒng)名為GRACE（生成式、自適應(yīng)式、情境感知式3D打?。?，發(fā)表在《自然》雜志上，旨在提高打印組織中細(xì)胞的存活率和功能性。

△圖片展示了如何利用 GRACE 以最佳方式生成并打印血管狀網(wǎng)絡(luò)（藍(lán)色/灰色），圍繞細(xì)胞結(jié)構(gòu)（粉色）。圖片來(lái)自烏得勒支大學(xué)醫(yī)學(xué)中心 (UMC Utrecht)。

2025年6月，瑞士生物科技公司TissueLabs推出了TissuePro，這是一款專為先進(jìn)組織應(yīng)用而設(shè)計(jì)的新一代生物打印機(jī)。TissuePro基于早期的TissueStart平臺(tái)，在多材料打印方面具有更高的精度、更佳的自動(dòng)化程度和更大的靈活性，可支持再生醫(yī)學(xué)、疾病建模甚至軟體機(jī)器人領(lǐng)域的工作。

與此同時(shí)，歐盟資助的“角膜打印機(jī)”（Keratoprinter）項(xiàng)目正致力于解決另一個(gè)緊迫的醫(yī)療需求：全球捐贈(zèng)角膜短缺。項(xiàng)目旨在開(kāi)發(fā)一種3D生物打印系統(tǒng)，能夠根據(jù)患者需求定制全層、彎曲的人體角膜。項(xiàng)目為期42個(gè)月，匯集了來(lái)自五個(gè)國(guó)家的九個(gè)合作伙伴，涵蓋生物材料、光學(xué)和生物制造等領(lǐng)域的專業(yè)知識(shí)。該項(xiàng)目由德國(guó)弗勞恩霍夫應(yīng)用聚合物研究所（IAP）協(xié)調(diào)，并由“地平線歐洲”項(xiàng)目資助，于2023年1月啟動(dòng)，旨在恢復(fù)數(shù)百萬(wàn)人的視力，同時(shí)優(yōu)先考慮可持續(xù)性和可及性。