科学家首次对人类睾丸细胞进行3D生物打印，推动了不孕不育研究的发展
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发布于：2022-04-15
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英国哥伦比亚大学（UBC）的研究人员完成了世界上首个对人类睾丸细胞进行3D生物打印的实验，该团队希望这项技术将来可以应用到男性不育症的治疗方面。
负责该研究的主要作者Ryan Flannigan博士说，不孕不育症影响了大约15%的夫妇，在已知的案例中，男性因素是造成不孕的主要原因之一。
他说："我们依据人体解剖学，将这些细胞3D打印成一个非常具体的结构，这可以很好地起到促进精子发育的作用。如果成功，这可能为目前没有其他选择的夫妇提供新的生育治疗方法"。
△瑞安-弗兰尼根博士和研究助理梅根-罗宾逊在CELLINK生物打印机旁。照片由瑞安-弗兰尼根提供。
下来要为各位上一堂解剖学课了：在人类的睾丸内，有一个被称为生精小管的微小管道--这就是精子产生的地方，其速度为每秒1500个细胞，或每天超过100,000,000个细胞。
最严重的男性不育症被称为非阻塞性无精子症（NOA），即这些生精小管结构不能产生足够数量的精子。因此，患者射出的精子数量可能会严重减少。弗兰尼根博士指出，有一种方法可以通过手术方法找到少量精子用于体外受精（IVF），但这种方法只在大约50%的NOA病例中取得成功。
他补充说："不幸的是，对于这些人中的另一半，他们没有任何选择，因为我们无法为他们找到精子。幸运的是，UBC的新研究有望帮助到这些难以治疗的病例们。“
△3D打印小管的显微图像。照片来自英国哥伦比亚大学。
3D生物打印的睾丸细胞
在英国哥伦比亚大学的研究中，他们首先通过活检从一名NOA患者的睾丸中收集干细胞。然后通过CELLINK BIO X6系统，将细胞培养并3D生物打印到培养皿中。最重要的是，它们被打印成空心管的形状，与人类的精索小管非常相似。
在培养皿中放置12天后，研究人员发现，这些细胞已经分化为参与精子生产的专门细胞，同时在精原干细胞的维护方面也有改善。
弗兰尼根说："这是一个巨大的里程碑，看到这些细胞存活并开始分化。前面的路还很长，但这让我们的团队非常有希望。"
成功之后，UBC团队现在正试图推动3D生物打印细胞产生真正的精子细胞。这将涉及用各种营养物质和生长因子培养细胞，以进一步完善它们的结构，并使细胞间的互动成为可能。如果成功的话，培养皿中的精子细胞最终可用于在试管婴儿程序中使卵细胞受精，为受影响的夫妇提供一种全新的生育治疗。该项目还帮助研究团队更好地了解NOA背后的遗传和分子机制。
弗兰尼根总结说："我们越来越多地了解到，不孕不育可能是由许多不同的原因造成的，每个案例都是非常具体的病人。考虑到这一点，我们正在采取一种个性化的精准医疗方法--我们从病人身上提取细胞，试图了解他们特有的异常情况，然后以克服这些原始缺陷的方式3D打印和支持细胞。"
△研究中的NOA患者的睾丸细胞活检。照片来自英国哥伦比亚大学。
该研究的更多细节可以在题为 "Using ClinicallyDerived Human Tissue to 3D Bioprint Personalized Testicular Tubules Forin-Vitro Culturing. First Report “的论文中看到。
生物打印研究领域确实是一个给人带来惊喜的领域，现在各种形式的治疗方法正在被不断开发出来。就在这个月，来自米兰理工大学和Humanitas大学的研究人员使用3D打印的神经组织来研究皮特-霍普金斯综合症（PTHS）等神经疾病的原因。该项目由Fondazione Cariplo提供25万欧元资金，涉及用3D生物打印的血管化神经组织创建一个人类大脑皮层的体外模型。
在其他地方，乌特勒支大学的一个研究小组最近使用一种新的、超快的容积式3D生物打印方法打印了工作肝脏。在不到20秒的时间内打印出来的肝脏单元能够执行关键的毒素消除过程，模仿天然肝脏在我们体内执行的过程，并可能为再生医学和个性化药物测试打开新的机会。
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