研究人员Wake Forest Institute for Regenerative Medicine（WFIRM）在北卡罗来纳州具有3D生物打印的人体微观模型，该模型包含大多数重要器官。微型系统将用于检测药物对人类进行试验之前的潜在有害作用。
该小组预计，复杂的实验室模型会对将新的实验药物更快地推向市场产生重大影响，从而减轻与临床试验相关的一些成本，并减少动物测试。
该模型的创建以及人体器官组织系统如何工作的详细信息可以在杂志上发表的论文中找到Biofabrication。
人体实验室模型
微型系统是由组合到人体组织中的一系列人类细胞类型构建的。制造的组织代表了在人体中发现的许多器官，包括心脏，肝脏和肺部。这些模型器官中的每一个都包含小的3D结构，约占成人器官的大小。
“The most important capability of the human organ tissue system is the ability to determine whether or not a drug is toxic to humans very early in development, and its potential use in personalized medicine,” said Anthony Atala, MD, of the Wake Forest Institute for Regenerative Medicine and the study’s senior author. “Weeding out problematic drugs early in the development or therapy process can literally save billions of dollars and potentially save lives.”
微型身体模型已经成功地检测了以前用于人类使用的许多药物的毒性水平。一旦发现这些药物实际上可能对人类有害，它们就会迅速从市场上撤出。标准的2D细胞培养系统无法检测到这些潜在的不利影响，许多药物经历了人类试验的三个阶段，但是WFIRM的实验室模型成功地做到了。
How was the lab model created?
将来自各种器官的人体组织细胞的微小样品分离并培养为器官的微型版本。这些组织细胞包括血管细胞，免疫系统细胞，成纤维细胞和结缔组织中的细胞。通过从每个器官中获取各种细胞，可以确保微型版本的功能与原件相同。微型心脏每分钟约60次，微型肺从周围的空气中呼吸，肝脏会分解有毒的化合物和排泄废物。
“我们很早就知道，我们需要包括原始器官中存在的所有主要细胞类型。”俄亥俄州立大学。“为了建模人体对有毒化合物的不同反应，我们需要包括所有产生这些反应的细胞类型。”
WFIRM实验室模型还包含一个血液循环系统，以循环各种器官周围的测试化合物。血液系统也是微观的，采用了一种称为微流体学的技术。该系统还可以去除每个器官生产的药物故障产品。
WFIRM’s work on regenerative medicine
该研究所的研究人员一直在努力开发大型人体器官进行移植。到目前为止，该研究所开发的15多个组织和器官产品/技术在临床试验中已经对人类进行了测试。这些包括肌肉，膀胱和阴道器官。
“Creating microscopic human organs for drug testing was a logical extension of the work we have accomplished in building human-scale organs,” said co-author Thomas Shupe, PhD, of WFIRM. “Many of the same technologies we have developed at the human-scale level, like including a very natural environment for the cells to live in, also produced excellent results when brought down to the microscopic level.”
该团队希望实验室模型的进一步发展将产生与人类中发现的生物学反应的极其接近的结果。
过去，许多生物打印公司已经尝试使用3D打印器官模型进行安全药物测试。Nano3D生物科学先前已经揭示了一种减少动物测试的技术by using its 3D printed cell cultures and magnetic bioprinting as a test for a drug’s effect on vasoactivity.
Elsewhere, San Diego headquarteredOrganovo successfully 3D printed the microscopic veins that make up a kidney。这项工作显示出在药物测试和肾脏疾病研究中使用3D印刷组织的巨大希望。
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Featured image shows WFIRM Medical Education Building, Innovation Quarter. Photo via WFIRM.
