MBC Biolabs,旧金山Dogpatch附近的生物技术初创企业孵化器,由科学家和实习生组成的团队 Prellis Biologics 在为人类开发可行的3D打印器官方面迈出了一大步。

该公司由研究科学家Melanie Matheu和Noelle Mullin于2016年创立,将其未来(以及一笔300万美元的小额投资)押注于一种新技术上,该技术用于制造毛细血管,即单细胞厚的血管,是氧气的通路营养物质通过营养来滋养人体内的组织。

根据Matheu的说法,没有毛细管结构,就不可能制造器官。她说,在寻找可行的心脏,肝脏,肾脏和肺脏的过程中,它们是最重要的难题。

“微脉管系统是支持先进的多细胞生命的基本结构单元,因此,它是自下而上的人体组织工程和再生医学的重要目标,”生物工程助理教授约旦·米勒(Jordan Miller)说。 莱斯大学 在一份声明中,他是3D打印可植入生物材料结构的专家。

实时视频显示了直径为5微米(与红细胞大小相同)的微小荧光颗粒,它们在700微米直径的管子内穿过105根平行印刷的毛细管。每个毛细管长250微米。

现在,普雷利斯 发表了调查结果 表示它可以以能够在未来五年内将3D打印器官投放市场的尺寸和速度制造这些毛细管。 

Prellis使用全息印刷技术,该技术通过在五毫秒内发生的光诱导化学反应来创建三维层。

据该公司称,此功能对于构建肾脏或肺等组织至关重要。 Prellis通过将光敏光引发剂与 传统生物墨水 当用红外线照射时,可使细胞材料发生反应,从而催化生物墨水的聚合。

Prellis并未发明全息印刷技术。几位研究人员正在寻求将这种新方法应用于许多行业的3D打印,但该公司正在以一种看似有希望的方式将该技术应用于生物制造。

速度之所以重要,是因为这意味着不会发生细胞死亡,并且被打印的组织仍然可以存活,而在结构内进行打印的能力意味着Prellis的技术可以产生内部支架来支撑和维持围绕其的有机材料,据该公司。

上面的视频由Prellis Biologics提供,显示了细胞封装设备的实时打印,该设备可用于生产包含类器官的小型人类细胞。该结构设计为可渗透的,直径为200微米,最多可容纳2000个细胞。

Prellis并不是第一家开发三维风琴印刷的公司。对该技术已有数十年的研究,并且 像BioBots这样的公司 (首次在TechCrunch舞台上亮相)已经在降低打印活体纸的成本。

现在称为 阿列维,以前称为BioBots的公司已经看到了创始人的部分行为和业务战略的转变(现在,它专注于开发软件以使其生物打印机更易于使用), 根据中的报告 Inc。 Allevi通过售价低于10,000美元的设备大幅降低了生物打印的成本,但普雷利斯认为,挤压打印的局限性在于技术分辨率太低且太慢而无法产生毛细管并保持细胞存活。

一份声明说,在将普雷利斯的器官移植到动物中之前,还需要将其放置在生物反应器中以维持它们的生长,但区别在于该公司的目标是生产完整的器官,而不是样品组织或小细胞样品。 。 Matheu说,生物反应器可以模拟确保器官正常运行的生物力学压力。

“脉管系统是复杂组织的关键特征,对于工程改造具有治疗价值的组织至关重要,”该组织首席执行官托德·霍夫曼(Todd Huffman)说。 3Scan,一家先进的数字组织成像和数据分析公司(以及Prellis顾问)。 “ Prellis的进步代表了寻求器官工程学的关键里程碑。”

Matheu估计,将可植入器官带入他们的首次动物实验需要两年半的时间和1500万美元。她说:“那将使测试肾脏进入动物体内。”

目的是打印可以移植到大鼠中的四分之一大小的肾脏。马修说:“我们想要一种能够处理将被移植到人体中的肾脏的东西。”

一帧动物组织的3D地图 3Scan .

今年早些时候, 曼彻斯特大学 href=”//newatlas.com/working-kidney-cells-grown-mice/53354/”> grew functional human kidney tissue from stem cells for the first time. The scientists implanted small clusters of capillaries that filter waste products from the blood that had been grown in a Petri dish into genetically engineered mice. After 12 weeks, the capillaries had grown nephrons — the elements that make up a functional human kidney.

最终,我们的愿景是通过获取皮肤移植物或血液,干细胞或骨髓来从患者体内输出细胞,然后使用这些样品来创建可生长器官的细胞物质。 “组织排斥是我如何设计流程以及如何实现流程的第一件事,” Matheu说。

虽然Prellis花费时间致力于完善打印肾脏的技术,但该公司正在寻找合作伙伴采用其制造技术并致力于开发其他器官的工艺。

“我们将与其他小组进行协作,”马修说。 “我们的技术将在肾脏充盈之前以许多其他方式推向市场。”

去年,该公司概述了进入市场的战略,其中包括开发实验室生长的组织以生产用于治疗和药物开发的抗体。该公司为临床开发而印刷的第一批针对人体组织是称为“朗格汉斯胰岛”的细胞,这些细胞是胰腺中产生胰岛素的单位。

“ 1型糖尿病患者在年轻时就失去了朗格汉斯的胰岛素生产胰岛。如果能够取代这些药物,我们将为糖尿病患者提供无须每天注射胰岛素和监测血糖的生活,”马修在当时的一份声明中说。

Matheu认为,她和她的联合创始人开发的技术与制造生物材料的根本转变一样,特别是作为打印肾脏的新工艺。

“一世试想一下,如果您想建立一个要测试的肿瘤……在实验室中,您将需要五个小时才能打印出一个肿瘤……而使用我们的系统,则将花费您三秒半的时间。” “这就是我们的基准光学系统……速度将大大改变您将如何构建单元和基本结构,我们将为此努力予以许可。”

同时,对器官捐赠短缺的某种解决方案的需求不断增长。马修(Matheu)说,美国七分之一的成年人患有某种肾脏疾病,她估计有9000万人在生命中的某个时刻需要肾脏。

Matheu说,每天大约有330人死于器官衰竭,如果有一种快速的方法来制造这些器官,那没有理由造成这些死亡。 Prellis估计,由于需要替代人体组织和器官替代品以及用于药物发现和毒理学测试的人体组织,到2024年,全球组织工程市场将从2015年的230亿美元增长到940亿美元。

“我们需要更快地帮助人们,”马修说。 

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