美國BIOLIFE4D公司生物3D打印心臟用于心臟毒性測試
魔猴君 行業(yè)資訊 1920天前
據(jù)魔猴網(wǎng)了解，自8月份以來，BIOLIFE4D在他們的社交媒體平臺上發(fā)布了不少預(yù)告片后，終于宣布了該公司最大的里程碑之一：他們成功地3D打印了一顆小小的心臟。但迷你心臟有多?。繉?shí)際上，它大約是人類心臟的四分之一。生物3D打印迷你心臟的能力現(xiàn)在為生物技術(shù)公司提供了實(shí)現(xiàn)其最終目標(biāo)的路線圖：生物打印可用于移植的全尺寸人類心臟。
與全尺寸心臟相比，迷你心臟復(fù)制了部分功能指標(biāo) - 盡可能接近通過3D生物打印生成全功能心臟。科學(xué)里程碑是在公司位于休斯頓JLABS的研究設(shè)施完成的，由BIOLIFE4D的首席科學(xué)官Ravi Birla領(lǐng)導(dǎo)。“我們迷你心臟的功能表現(xiàn)與普通的哺乳動物心臟不同，盡管這是研究的未來目標(biāo)?！?/span>Birla解釋說， “我們的迷你心臟旨在用于藥物心臟毒性篩查，這意味著它必須達(dá)到的標(biāo)準(zhǔn)低于可行的移植器官所需的標(biāo)準(zhǔn)。這就是為什么我們的迷你心臟的性能要求在這一點(diǎn)上不需要模仿一個功能齊全的動物心臟。“
在BIOLIFE4D進(jìn)行生物打印
“隨著我們的發(fā)展，我們將優(yōu)化我們的bioink以及最佳功能性能所需的生物打印參數(shù)，”該專家表示，他之前曾在休斯頓擔(dān)任德克薩斯心臟研究所干細(xì)胞工程系副主任。
那他們是怎么做到的呢？他們名單上的第一個是使用非常特定的不同細(xì)胞外基質(zhì)化合物組合物開發(fā)一種專有的生物聚合物，這種化合物能夠緊密復(fù)制哺乳動物心臟的特性。 bioink仍然沒有正式的名稱，因?yàn)樗窃趦?nèi)部開發(fā)的，目前，它目前僅供BIOLIFE4D使用。
然后，他們開始創(chuàng)造一種新穎獨(dú)特的生物打印算法，包括針對整個心臟優(yōu)化的打印參數(shù)。 BIOLIFE4D將其專有的bioink與患者衍生的心肌細(xì)胞及其生物打印技術(shù)相結(jié)合，能夠?qū)π呐K進(jìn)行生物打印。 Birla建議，由于他們已經(jīng)開發(fā)的戰(zhàn)略合作伙伴關(guān)系，他們可以訪問和使用市場上的大多數(shù)商用打印機(jī)，但迷你心臟基本上是使用CELLINK INKREDIBLE +在他們的實(shí)驗(yàn)室生物制造的。
目前那些幸運(yùn)地接受捐贈心臟移植手術(shù)的人實(shí)際上只是將一種疾病換成另一種疾病。供體心臟將挽救他們的生命，但為了防止排斥，患者需要服用大量免疫抑制劑治療，這對患者造成許多重大挑戰(zhàn)。通過將心臟從患者自身細(xì)胞中生物工程化，我們消除了對免疫抑制劑治療的需求，這可以為患者提供更好的生活質(zhì)量道。有了這種平臺技術(shù)，BIOLIFE4D現(xiàn)在可以很好地在其基礎(chǔ)上進(jìn)行構(gòu)建，并致力于開發(fā)全方位的人類心臟。這一最新的里程碑也使該公司成為全心生物工程最前沿的頂級競爭者之一，這一領(lǐng)域正在迅速發(fā)展。
然而，除了迷你心臟所代表的科學(xué)進(jìn)步之外，這也是為藥物工業(yè)和藥物發(fā)現(xiàn)公司提供新藥物和化合物的心臟毒性測試的新工具的機(jī)會。迄今為止，用于預(yù)測新藥或化合物的心臟毒性作用的模型基本上限于動物模型。但BIOLIFE4D打算最終提供迷你心臟作為預(yù)測心臟毒性的更可靠的模型，聲稱沒有比人類心臟更好的預(yù)測人類心臟的反應(yīng)。這也是減少用于測試目的的動物數(shù)量的機(jī)會，因?yàn)檫@已經(jīng)在很多地區(qū)被禁止，包括印度，歐盟，新西蘭，以色列和挪威。
“我們已經(jīng)與為制藥和藥物研發(fā)行業(yè)提供心臟毒性測試服務(wù)的公司密切合作。所有藥物，新化合物以及目前在進(jìn)入人類市場之前經(jīng)歷過心臟毒性測試要求的任何其他物質(zhì)都可能成為迷你心臟的候選者。畢竟，什么可以提供一個更好的預(yù)測模型，人類的心臟會如何響應(yīng)人類的心臟（盡管是縮小版本）？“Birla透露。
盡管BIOLIFE4D尚未能夠重現(xiàn)人類心臟的全部功能，但迷你心臟具有人類心臟的許多特征。
“雖然我們擁有生物工程迷你心臟，這本身就是一項(xiàng)重大成就，在整個心臟工程領(lǐng)域取得了重大進(jìn)展，使我們更接近生物打印人類心臟進(jìn)行移植，但這一成就并沒有為我們提供具體的時間 - 關(guān)于什么時候可以獲得完全功能的心臟的線路或重要指導(dǎo)?！案鶕?jù)Birla的說法，由于復(fù)雜的三葉片幾何形狀，此時人體心臟3D打印最困難的部分是瓣膜。但隨著它們開始擴(kuò)大規(guī)模，他們可以預(yù)期保持器官活力所需的復(fù)雜脈管系統(tǒng)可能是一個巨大的挑戰(zhàn)。
Birla堅信“用作迷你心臟基本部分的算法可能會改變實(shí)驗(yàn)室未來生物打印器官的方式。我們使用非常具體和高度定制的打印參數(shù)對我們?yōu)閷?shí)驗(yàn)室和特定用途定制的迷你心臟進(jìn)行生物打印。有些過程最終可以用于其他器官的生物工程，但我們生物工程人心臟的整個過程對于一顆心來說是獨(dú)一無二的?！?/span>
BIOLIFE4D享有的巨大優(yōu)勢之一是，他們能夠與各主要研究機(jī)構(gòu)和醫(yī)院建立戰(zhàn)略合作伙伴關(guān)系，使他們能夠使用一些最先進(jìn)的設(shè)施和設(shè)備。然而，由于其工作的高度機(jī)密性，其中大部分是在實(shí)驗(yàn)室和他們自己的研究人員內(nèi)部完成的。
魔猴網(wǎng)3D打印點(diǎn)評：
成功展示迷你心臟是BIOLIFE4D的一系列科學(xué)里程碑中的最新成果，因?yàn)樗鼘で笊a(chǎn)世界上第一個可用于移植的3D生物打印人類心臟。早在2013年，他們成功地對各種心臟組件進(jìn)行3D生物打印，包括瓣膜，腦室，血管，并在2018年6月，他們3D生物打印的人類心臟組織（心臟補(bǔ)片）。
他們創(chuàng)新的3D生物打印過程能夠?qū)⒒颊咦约旱陌准?xì)胞重新編程為iPS細(xì)胞，然后將這些iPS細(xì)胞分化為3D生物打印單個賁門成分所需的不同類型的心臟細(xì)胞，最終將人類心臟可行的移植。
在BIOLIFE4D，他們知道在移植的全尺寸人類心臟的道路上仍然存在挑戰(zhàn)，然而，這一成就預(yù)示著他們正走在正確的道路上。他們強(qiáng)調(diào)說，他們的成功，以及他們已經(jīng)取得的重大進(jìn)步，是一個令人難以置信的團(tuán)隊(duì)努力的結(jié)果，一個從事生物工程師到生命科學(xué)家的多學(xué)科研究人員組成的項(xiàng)目。他們的團(tuán)隊(duì)由具有特定技能和專業(yè)領(lǐng)域的人員組成，他們都努力在盡可能短的時間內(nèi)將這種令人難以置信的救生技術(shù)推向市場。
