与生命科学、组织工程学相结合，以人体细胞为3D打印的材料，培养出可移植的人体器官是3D打印技术在医疗行业的应用发展方向。虽然现阶段3D打印还无法“制造”出具有完整功能的肝脏、肾脏器官，但是3D打印的肝脏、皮肤等组织已经应用于药物、化妆品的研发领域。由于3D打印的三维人体组织与人类器官非常接近，药品研发人员能够在没有志愿者服用药物的情况下即可以掌握药物对人体器官的作用。
生物3D打印企业Organovo与罗氏制药公司合作开展了一项药物测试，测试结果表明，3D打印的肝脏组织可以被成功用于区分多种药物物质所产生的不同毒性水平。本期，3D科学谷将与谷友一起来了解一下罗氏和Organovo 合作进行的3D打印肝脏组织药物测试。
更持久的药物测试
每一种新药在进入医疗审批阶段之前都需要经过严格的药物试验，药物试验主要包括：二维细胞学试验、动物试验和临床试验。生物3D打印的三维人体组织也逐渐应用在药物试验中。相比二维细胞学试验，3D打印的三维人体组织能够存活更长时间，并复制出复杂的细胞间的相互作用和人体组织环境。将3D打印的三维组织用于药物测试将获得更可靠的结果，有助于降低临床试验阶段药物潜在的失败风险。
在罗氏制药和Organovo 开展的药物试验中，研发人员使用 3D打印的肝脏组织能够检测出曲伐沙星药物中引起肝损伤的物质，而使用以往的测试方式则无法测试出该物质的毒性。该药物曾因引起少量患者肝功能衰竭而被召回。
通过3D打印培养的肝组织测试曲伐沙星的组织学影响：
细胞粘附能力丢失；增加肝细胞坏死
图片来源：3ders.org
由病人来源的实质（肝细胞）和非实质（内皮细胞和肝形状细胞）细胞通过生物3D打印技而具有空间三维构像。具有空间三维构像的肝组织使得罗氏和Organovo 的研究人员能够识别不同肝细胞之间的细胞连接，包括：CD31阳性的内皮网络、肌间线蛋白阳性的平滑肌以及肌动蛋白阴性的肝形状细胞。测试结果表明，3D打印的肝脏组织能够保持新陈代谢相关的ATP 和白蛋白的水平，以及药物引起的细胞色素P450酶的活性超过4周时间，而2D 细胞学试验的则无法实现。
Organovo 生物3D打印技术开创了一种多类型肝脏细胞的三维体外模型，这种具有活性的模型可以在药物进入临床试验之前，较长时间的提供病理和生化数据。Organovo的首席科学家表示，由于3D打印肝脏组织所具有的持久性和可复制性，使3D打印组织可用于测量细胞类型的特异性反应、研究药物的毒性机制。
相关研究论文发表在PLOS One 杂志中，论文题目为：Bioprinted 3D primary liver tissues allow assessment of organ-level response to clinical drug induced toxicity in vitro.
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