科學(xué)家首次對人類睪丸細胞進行3D生物打印，推動了不孕不育研究的發(fā)展

2022年3月18日，南極熊獲悉，英國哥倫比亞大學(xué)（UBC）的研究人員完成了世界上首個對人類睪丸細胞進行3D生物打印的實驗，該團隊希望這項技術(shù)將來可以應(yīng)用到男性不育癥的治療方面。

負責(zé)該研究的主要作者Ryan Flannigan博士說，不孕不育癥影響了大約15%的夫婦，在已知的案例中，男性因素是造成不孕的主要原因之一。

他說："我們依據(jù)人體解剖學(xué)，將這些細胞3D打印成一個非常具體的結(jié)構(gòu)，這可以很好地起到促進精子發(fā)育的作用。如果成功，這可能為目前沒有其他選擇的夫婦提供新的生育治療方法"。

△瑞安-弗蘭尼根博士和研究助理梅根-羅賓遜在CELLINK生物打印機旁。照片由瑞安-弗蘭尼根提供。

在男性不育癥上存在的醫(yī)學(xué)挑戰(zhàn)

南極熊下來要為各位上一堂解剖學(xué)課了：在人類的睪丸內(nèi)，有一個被稱為生精小管的微小管道--這就是精子產(chǎn)生的地方，其速度為每秒1500個細胞，或每天超過100,000,000個細胞。

最嚴重的男性不育癥被稱為非阻塞性無精子癥（NOA），即這些生精小管結(jié)構(gòu)不能產(chǎn)生足夠數(shù)量的精子。因此，患者射出的精子數(shù)量可能會嚴重減少。弗蘭尼根博士指出，有一種方法可以通過手術(shù)方法找到少量精子用于體外受精（IVF），但這種方法只在大約50%的NOA病例中取得成功。

他補充說："不幸的是，對于這些人中的另一半，他們沒有任何選擇，因為我們無法為他們找到精子。幸運的是，UBC的新研究有望幫助到這些難以治療的病例們。“

△3D打印小管的顯微圖像。照片來自英國哥倫比亞大學(xué)。

3D生物打印的睪丸細胞

在英國哥倫比亞大學(xué)的研究中，他們首先通過活檢從一名NOA患者的睪丸中收集干細胞。然后通過CELLINK BIO X6系統(tǒng)，將細胞培養(yǎng)并3D生物打印到培養(yǎng)皿中。最重要的是，它們被打印成空心管的形狀，與人類的精索小管非常相似。

在培養(yǎng)皿中放置12天后，研究人員發(fā)現(xiàn)，這些細胞已經(jīng)分化為參與精子生產(chǎn)的專門細胞，同時在精原干細胞的維護方面也有改善。

弗蘭尼根說："這是一個巨大的里程碑，看到這些細胞存活并開始分化。前面的路還很長，但這讓我們的團隊非常有希望。"

成功之后，UBC團隊現(xiàn)在正試圖推動3D生物打印細胞產(chǎn)生真正的精子細胞。這將涉及用各種營養(yǎng)物質(zhì)和生長因子培養(yǎng)細胞，以進一步完善它們的結(jié)構(gòu)，并使細胞間的互動成為可能。如果成功的話，培養(yǎng)皿中的精子細胞最終可用于在試管嬰兒程序中使卵細胞受精，為受影響的夫婦提供一種全新的生育治療。該項目還幫助研究團隊更好地了解NOA背后的遺傳和分子機制。

弗蘭尼根總結(jié)說："我們越來越多地了解到，不孕不育可能是由許多不同的原因造成的，每個案例都是非常具體的病人。考慮到這一點，我們正在采取一種個性化的精準醫(yī)療方法--我們從病人身上提取細胞，試圖了解他們特有的異常情況，然后以克服這些原始缺陷的方式3D打印和支持細胞。"

△研究中的NOA患者的睪丸細胞活檢。照片來自英國哥倫比亞大學(xué)。

該研究的更多細節(jié)可以在題為 "Using ClinicallyDerived Human Tissue to 3D Bioprint Personalized Testicular Tubules Forin-Vitro Culturing. First Report “的論文中看到。

相關(guān)論文鏈接：https://www.sciencedirect.com/sc ... i/S2666335X22000179

生物打印研究領(lǐng)域確實是一個給人帶來驚喜的領(lǐng)域，現(xiàn)在各種形式的治療方法正在被不斷開發(fā)出來。就在這個月，來自米蘭理工大學(xué)和Humanitas大學(xué)的研究人員使用3D打印的神經(jīng)組織來研究皮特-霍普金斯綜合癥（PTHS）等神經(jīng)疾病的原因。該項目由Fondazione Cariplo提供25萬歐元資金，涉及用3D生物打印的血管化神經(jīng)組織創(chuàng)建一個人類大腦皮層的體外模型。

在其他地方，烏特勒支大學(xué)的一個研究小組最近使用一種新的、超快的容積式3D生物打印方法打印了工作肝臟。在不到20秒的時間內(nèi)打印出來的肝臟單元能夠執(zhí)行關(guān)鍵的毒素消除過程，模仿天然肝臟在我們體內(nèi)執(zhí)行的過程，并可能為再生醫(yī)學(xué)和個性化藥物測試打開新的機會。