Cell发表新技术，有望实现人体器官的3D打印

　　

德国研究人员近日首次让完整的人体器官变得透明。通过显微镜成像，他们能在细胞水平上呈现器官的复杂结构。同时，生成的器官图也可作为3D打印的模板，将来为许多有需要的患者提供人造器官。这项研究成果发表在《Cell》杂志上。

在生物医学研究中，人们一直相信眼见为实。由于无法在细胞水平上对人体器官进行成像，解密人体器官的结构复杂性一直是一项重大的挑战。最近组织透明化技术不断发展，让研究人员获得了第一张完整且透明的小鼠3D器官图像。可惜，这些方法并不适用于人体器官。

由于胶原蛋白等不溶分子在组织内积累了数十年，人体器官变得很僵硬。因此，让小鼠器官透明的传统去垢剂不适用于人体器官，特别是成人的器官。第一作者、德国亥姆霍兹慕尼黑中心的Shan Zhao博士表示：“经过反复的试验，我们发现一种名为CHAPS的去垢剂可以在僵硬的人体器官上形成小孔。这样，其他溶液就能够进入数厘米厚的人体器官，使其转变成透明的结构。”

将人体器官透明化之后，研究团队接下来又面临其他挑战，比如如何对器官成像以及如何对大量数据进行分析。首先，他们与德国美天旎合作开发出一种新型的激光扫描显微镜，能够容纳很大的样品。这种显微镜可以对肾脏那么大的人体器官进行成像。接着，他们与慕尼黑工业大学的Bjoern Menze教授合作，开发出能够分析数亿个细胞的深度学习算法。

研究人员将这种新技术命名为SHANEL。亥姆霍兹慕尼黑中心组织工程与再生医学研究所的所长Ali Ertürk博士解释说：“在不久的将来，SHANEL有望发展成为绘制人体完整器官的核心技术。这将大大加快我们对大脑等器官发育及其在健康和疾病中的功能的了解。”

研究人员的终极目标是利用人体器官的细胞图谱来实现人造器官的3D打印，以便满足广大患者的需求。为了实现这一目标，Ertürk及其团队目前正在着手绘制主要人体器官的图谱，包括胰腺、心脏和肾脏。

“目前器官严重短缺，数十万患者都在等待合适的器官，” Ertürk谈到。“患者的等待时间及移植的成本都是真正的负担。这些有关人体器官的详细细胞结构让我们朝着大规模合成器官迈出了重要的一步。”（生物通 薄荷）

原文检索

S. Zhao et al. 2020: Cellular and Molecular Probing of Intact Human Organs. Cell, DOI: 10.1016/j.cell.2020.01.030