Daring AM：维克森林大学的 3D 打印肝脏组织进入太空 – 3D打印行业资讯网

诺斯罗普·格鲁曼公司向国际空间站 (ISS) 执行的补给任务 21 (NG-21) 将把 3D 打印的肝脏组织发射到太空中，以研究其在微重力下的行为和功能。 这项研究由再生医学先驱 Anthony Atala 和生物打印专家 James Yu 以及他们在维克森林再生医学研究所 (WFIRM) 的团队领导，将确定太空的独特条件是否有助于改善这些复杂组织的生长和发育。

NG-21 任务计划于 2024 年 8 月 3 日发射。 它将向国际空间站运送920公斤的科学实验和消耗品。 3D 打印肝脏组织项目由 NASA、国际空间站国家实验室和在国际空间站上率先进行 3D 打印的 Redwire 公司支持，将评估微重力如何影响血管化肝脏组织的形成和维持。

在国际空间站关于即将在空间站开展的研究的网络研讨会上，阿塔拉解释说，该项目建立在 2016 年发起的 NASA 血管组织挑战赛的成功基础上。 这项竞赛向科学家提出了挑战，要求他们创造出厚实的、血管化的组织，该组织可以在体外保持活力至少 30 天。 比赛于 2021 年结束，来自 WFIRM 的两支团队成为获胜者，第一支团队获得 30 万美元，并有机会在国际空间站上继续研究。

Atala 和 Yu 的团队使用数字投影打印机 (DLP) 复制了肝脏组织复杂的螺旋结构。 这种结构非常模仿肝脏的自然结构，使团队能够 3D 打印具有功能性血管通道的组织，这些血管通道可以长时间维持自身状态。

为什么是肝脏？

肝脏由于其体积大、结构复杂和广泛的血管网络，是一个特别难以复制的器官。 为了模仿肝脏的自然结构，WFIRM 团队创建了与真实肝脏组织非常相似的 3D 打印组织块。 然后在这些结构中植入细胞以实现长期功能。

Atala 表示，一旦 3D 打印的肝脏组织结构到达太空，他们希望更多地了解这些组织在微重力下的行为。 微重力可以促进大型生物打印组织和器官的发育和成熟，由于与血管化相关的问题，这些组织和器官很难在地球上维持。 研究人员将有机会研究微重力下的组织设计，这可能会导致细胞的形状、大小、体积和粘附特性发生变化。

太空往事

这项名为零重力下血管化肝组织成熟 (MVP Cell-07) 的研究包括 12 个实验模块，每个模块包含三个组织样本。 这些模块是专门的容器，配备了营养输送、温度控制和废物清除系统，以确保组织样本在实验过程中保持活力。 他们使用 MVP 轨道装置来控制环境。 该 MVP 设施由 Techshot（现为 Redwire 的一部分）开发，于 2018 年 4 月搭乘 SpaceX CRS-14 前往国际空间站，用于开展各种研究项目，包括与人造重力和环境控制相关的各种研究项目。样本类型。

为了开始实验，模块将从动力车辆上拆下并打开，以便团队可以安装新的环境包。 一旦模块被运送到 MVP 中心并启动自动泵时间表，36 个组织样本将在十天内得到处理。

第 10 天，12 个实验模块将从 MVP 设施中移除以供机组人员操作。 包含组织样本的生物室将从 12 个模块中的 4 个模块中取出，固定并放入冷藏室。 样品也将从每个组织样品收集的培养基中获取。 其余八个模块中的媒体袋将在重新安装到 MVP 设施之前进行更换。

第 20 天，另外四个生物室将被移除、固定并放入冷藏室。 将从其余四个模块收集培养基样本，并更换新的培养基袋。 第 30 天，最后四个生物室将被移除、固定并储存。 这个过程将显示微重力条件下不同时间点组织的进展和发育。

在太空中进行这项实验具有独特的优势。 在地球上，重力会导致细胞在打印的组织中分布不均匀。 然而，阿塔拉指出，在国际空间站的微重力环境中，细胞可以更均匀地分布，这可能会导致更好的组织形成和功能。

阿塔拉解释说，这项研究的主要目标是了解微重力如何影响功能组织的发育和维持。 总体而言，该实验将为含有血管的生物打印组织在微重力下的行为以及工程组织中是否发育毛细血管样血管提供有价值的信息。

该团队将分析不同阶段（10天、20天和30天）的肝脏组织，重点关注基因组、转录组、蛋白质组和代谢组水平。 这些分析将帮助研究人员了解微重力如何在多个生物水平上影响肝组织，从基因表达到蛋白质生产和代谢变化，从而深入了解空间条件如何改进组织工程技术。 这些结果可能对未来太空组织工程、改善地球上患者护理以及确保未来长期太空任务中宇航员的健康产生深远影响。

潜在影响

“创造组织和器官的能力是这一领域的重大进步，我们真的想知道如何加速这项技术。 我们 WFIRM 拥有一支优秀的团队，可以将这项技术从实验室带到临床。”Atala 说。 “太空的这一元素给了我们一个额外的维度，这将帮助我们更好地在地球上生产组织，并让我们拥有更好的条件，我们相信这将有助于降低成本、扩展技术并加快这些技术在地球上的交付，并希望在太空中。”

几十年来，Atala 和 Yu 在 WFIRM 在组织和器官 3D 打印领域取得了重大进展。 他们能够利用生物打印技术制造各种组织，包括血管、心脏瓣膜甚至微型器官。 其中一项杰出成就是开发了实验室培养的膀胱，并已成功植入患者体内。 他们的工作旨在通过在实验室中创建功能性、可移植的组织和器官来减少对供体器官的依赖，从而突破再生医学和生物打印的界限。

NASA 的发射活动将于美国东部时间 2024 年 8 月 3 日星期六上午 11:10 在 NASA+、NASA Television、NASA 应用程序、YouTube 和该机构的网站上开始直播。