什么是生物打印类器官

类器官

类器官是体外细胞培养系统的三维（3D）模型，类似于体内的源组织或器官。此外，类器官是由多能干细胞（PSCs）或成体干细胞（AdSCs）发展而来的器官特定细胞的集合,它们可以通过细胞分选和空间受限的谱系分化以与身体相似的方式自我形成。

目前，动物模型通常用于实验，如药物筛选、疾病建模、组织再生和修复；然而，这种模型不能准确反映人体的生理特征。新的体外模型类器官架起了动物模型和人类之间的桥梁，它细致地复制了正常生物体的细胞组成和行为，重现了人类器官的生理结构。构建类器官具有个体化、建模时间短、高通量基因或药物筛选以及基因编辑的可能性等优点。类器官弥补了简单细胞模型和复杂动物模型的不足，为研究生物体的关键功能提供了重要的实验基础。类器官已经成为当前的研究热点，在基础生物学研究、药物检测、分子医学等方面具有重要的理论意义和广阔的发展前景。

然而，器官的构建存在一定的局限性，如不能完全模拟体内的微环境，血管化不足，器官的大小与正常器官略有不同，缺乏精确的空间排序，以及未建立与其他类型细胞的共培养体系。最近的生物打印技术已经用来克服这些缺点中的一些问题。

生物打印

生物打印是一种增材制造技术，可以设计并有选择地分配细胞、生物活性材料和细胞因子，构建三维活体器官和组织。在生物制造技术兴起之前，发育生物学和细胞自组织的融合已经成为推进组织工程的新范式。自组织多细胞模块的形成是这一技术的关键步骤；然而，以可控的方式将中间模块组装成较大的组织单元的能力是一个重大挑战。因此，生物打印和细胞自组织技术的协同发展，协同工作，可以大大促进器官组织的仿生构建与功能化。生物打印技术可以应用类似于实际器官的特定空间结构设计，使PSC或AdSCs以高精度和高通量的方式快速打印成器官的特定结构。相应地，它们可以更好、更快地自我组织，形成有机体。此外，干细胞悬浮液可以自我组织成毫米级的结构，并可以进一步打印成更复杂的组织和器官。

生物打印类器官也在药物筛选中广泛应用。我们如今用于药物筛选的模型大多还是基于动物来源的细胞或传统的2D培养的原代人类细胞，它不能完全呈现人体组织内的立体微环境。高通量生物打印类器官的出现，弥补了传统器官模型的不足，可以高通量精确构建具备对应器官关键空间立体特征的类器官模型。从而实现可同时多批次的药物筛选实验，加快药物进入临床。

2021年9月23日，《Nature》报道了上海交通大学医学院附属第九人民医院戴尅戎院士王金武教授团队的生物3D打印项目。戴尅戎院士王金武教授团队长期致力于医学3D打印研究，包括3D打印术前模型、手术导板、植入物以及生物打印关节假体。王金武教授牵头的科技部国家重点研发计划-生物3D打印项目包括了血管化仿生人工关节的研究，汇聚了来自全国各地的生物材料、打印设备和临床医学等研究方向的专家，推动生物3D打印进一步开展相关的临床前研究和转化应用。