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科学家开发出细胞水平技术DNA编程组装

2019-11-02| 发布者: www.d83w.com | 查看: 1212|原作者: 东部三维网

摘要:科学家们开发了细胞级3D打印技术:DNA编程组装2015-09-03来源:天宫学会最近,在最新一期的《NatureMethods》中,来自加利福尼亚大学旧金山分校(UCSF)的一组科学家宣布了他们在

科学家们开发了细胞级3D打印技术:DNA编程组装

2015-09-03来源:天宫学会

最近,在最新一期的《Nature Methods》中,来自加利福尼亚大学旧金山分校(UCSF)的一组科学家宣布了他们在人体组织微型模型的3D打印方面的技术突破。科学家说,这项技术可以用于药物筛选,癌症研究,甚至可以用于可移植器官。

这项新技术被称为DNA程序化细胞组装(DPAC)。这项研究是由UCSF药物化学副教授Zev Gartner领导的。参加人员包括博士后研究员Alex Hughes,研究员Maxwell Coyle博士和一组博士生。

研究人员解释说,这项技术主要是创建可以形成人体组织(如乐高积木)的微型模型。这些模型就像组成人体的“砖块”。这些微小的模型可以3D打印在一个盘子上,可用于广泛的研究,例如对受癌症影响的组织的研究或筛选治疗药物,甚至可以在人体器官的3D打印方面取得突破。

Gartner教授对这一突破非常乐观。 “我们可以获得所需的任何单元格类型,并以编程方式指定其前进方向。我们可以精确地控制谁在最早阶段与谁交谈以及正在与谁联系。然后将这些单元按原样编程。空间线索随着时间的流逝相互作用,四处移动,然后演变成一个组织。” Gartner表

显示,“其中一个潜在的应用是,在未来几年中,我们可能会从乳腺癌患者的乳房中收集不同成分的样本,建立这些组织的模型,然后将此作为

专门用于此患者的个性化药物筛选平台。另一个用途是,我们可以从这些模型中学习组织生长的规则,并最终将它们生长为完整的器官。

更重要的是,这项技术非常有效。该技术可以在几个小时内创建数千个类似器官的阵列。 每种类型的器官都是经过定制设计的,包含数百个细胞。您知道,我们的身体包含10万亿个细胞,其中有数百个细胞。正是这些不同细胞的组合构成了各种器官系统的结构功能。但是癌症往往会破坏已经组织好的细胞结构,因此我们需要为之做好准备。 “细胞不是孤独的自动机,” Gartner说。他们通过网络进行沟通并做出集体决策。就像在任何复杂的社会组织中一样,只有组织结构正确,组织才能成功,许多组织也会失败。该公司已经证明了这一点。在人体组织中,发生组织衰竭时就是癌症。”

这使DPAC技术非常有效,因为有关组织细胞如何执行其自身组织和功能的更多知识有助于我们更好地了解如何治愈癌症。 “这项技术使我们能够在板上创建简单的细胞组织成分,以便我们可以轻松地学习和操作,”一位博士学位的迈克尔托德亨特(Michael Todhunter)说。参加研究的学生。 “它使我们无需进行人体实验就能询问复杂的人体组织问题。”

关于3D如何打印出特定的结构,Gartner的团队依靠DNA。简而言之,研究人员切出了一小段DNA,并将其安装在细胞的外膜上。他们将其与网球上的绒毛进行了比较。这不仅使细胞能够了解它们属于器官的哪一部分,而且还能将细胞“粘”在一起。最有趣的是,如果这些细胞的DNA序列彼此不匹配,则它们不会彼此粘附。这使科学家能够创建非常精确的细胞结构。他们可以在3D层中打印这些单元结构,并且每个组都设计为仅绑定到特定的“单元伙伴”。

为了展示该技术以3D方式打印不同类型器官的能力,科学家还试验了3D阵列的不同细胞,例如血管细胞,乳腺细胞和乳腺上皮细胞。在后一个实验中,他们向细胞添加了低水平的癌症基因RasG12V,发现多于一个的突变细胞可能导致细胞结构异常生长。

接下来,是Gartner的

研究小组正计划使用该技术在细胞水平上研究哪些变化导致肿瘤生长并产生可侵袭身体其他部位的癌细胞,最终危及生命。他们也想使用这个

了解更多有关如何构建便携式功能组织甚至完整器官的技术。 Todhunter说:“创建像大脑一样复杂的蜂窝网络功能模型是我们追求的最高挑战之一。” “ DPAC使实现如此崇高的目标成为可能。”



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