研究人员使用3D生物打印技术来制造眼睛组织
科学家们利用患者干细胞和3D生物打印技术制造出了眼组织，这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)的研究小组打印了一种细胞组合，这种细胞组合形成了外部血液-视网膜屏障-眼部组织，支持视网膜的感光感光器。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。
NEI眼科和干细胞转化研究部门负责人Kapil Bharti博士说:“我们知道AMD始于血液-视网膜的外层屏障。”“然而，由于缺乏生理相关的人体模型，AMD开始和发展到高级干湿阶段的机制仍然知之甚少。”外层的血-视网膜屏障由视网膜色素上皮(RPE)，由Bruch's膜与血管丰富的绒毛膜分离。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，称为drusen的脂蛋白沉积物在布鲁赫膜外形成，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和同事将三种未成熟的脉络膜细胞类型结合在水凝胶中:周细胞和内皮细胞，它们是毛细血管的重要组成部分;还有纤维母细胞，它赋予组织结构。然后，科学家们将凝胶打印在可生物降解的支架上。几天之内，细胞开始成熟为致密的毛细血管网。
在第九天，科学家们播下视网膜色素上皮细胞在刑台的反面。印刷组织42天完全成熟。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。
巴蒂说:“通过打印细胞，我们促进了细胞信号的交换，这是正常的血液-视网膜外屏障解剖所必需的。”“例如，RPE细胞的存在会诱导成纤维细胞的基因表达变化，这有助于布鲁赫膜的形成——这是多年前就提出的，但直到我们的模型才被证明。”在技术挑战Bharti的团队所解决的问题是制造一种合适的可生物降解支架，并通过开发一种温度敏感的水凝胶来实现一致的打印图案，这种水凝胶在冷的时候可以产生不同的排列，但在凝胶加热时就会溶解。良好的行一致性使定量组织结构的系统更加精确。他们还优化了周细胞、内皮细胞和成纤维细胞的混合比例。
合著者Marc Ferrer博士是美国国立卫生研究院国家先进转化科学中心3D组织生物打印实验室的主任，他的团队提供了体外血液-视网膜屏障组织生物制造的专业知识，以及用于药物筛选的分析测量。
费雷尔说:“我们的合作努力已经产生了退行性眼病非常相关的视网膜组织模型。”“这种组织模型在转译应用中有许多潜在用途，包括治疗开发。”
Bharti和合作者正在使用打印的血液-视网膜屏障模型来研究AMD，他们正在试验添加额外的细胞类型印刷过程例如免疫细胞，以更好地概括原生组织。
