與生命科學、組織工程學相結合，以人體細胞為3D打印的材料，培養出可移植的人體器官是3D打印技術在醫療行業的應用發展方向。雖然現階段3D打印還無法“製造”出具有完整功能的肝臟、腎臟器官，但是3D打印的肝臟、皮膚等組織已經應用於藥物、化妝品的研發領域。由於3D打印的三維人體組織與人類器官非常接近，藥品研發人員能夠在沒有志願者服用藥物的情況下即可以掌握藥物對人體器官的作用。
生物3D打印企業Organovo與羅氏製藥公司合作開展了一項藥物測試，測試結果表明，3D打印的肝臟組織可以被成功用於區分多種藥物物質所產生的不同毒性水平。本期，3D科學谷將與谷友一起來了解一下羅氏和Organovo 合作進行的3D打印肝臟組織藥物測試。
更持久的藥物測試
每一種新藥在進入醫療審批階段之前都需要經過嚴格的藥物試驗，藥物試驗主要包括：二維細胞學試驗、動物試驗和臨床試驗。生物3D打印的三維人體組織也逐漸應用在藥物試驗中。相比二維細胞學試驗，3D打印的三維人體組織能夠存活更長時間，並複製出複雜的細胞間的相互作用和人體組織環境。將3D打印的三維組織用於藥物測試將獲得更可靠的結果，有助於降低臨床試驗階段藥物潛在的失敗風險。
在羅氏製藥和Organovo 開展的藥物試驗中，研發人員使用 3D打印的肝臟組織能夠檢測出曲伐沙星藥物中引起肝損傷的物質，而使用以往的測試方式則無法測試出該物質的毒性。該藥物曾因引起少量患者肝功能衰竭而被召回。
通過3D打印培養的肝組織測試曲伐沙星的組織學影響：
細胞粘附能力丟失；增加肝細胞壞死
由病人來源的實質（肝細胞）和非實質（內皮細胞和肝形狀細胞）細胞通過生物3D打印技而具有空間三維構像。具有空間三維構像的肝組織使得羅氏和Organovo 的研究人員能夠識別不同肝細胞之間的細胞連接，包括：CD31陽性的內皮網絡、肌間線蛋白陽性的平滑肌以及肌動蛋白陰性的肝形狀細胞。測試結果表明，3D打印的肝臟組織能夠保持新陳代謝相關的ATP 和白蛋白的水平，以及藥物引起的細胞色素P450酶的活性超過4周時間，而2D 細胞學試驗的則無法實現。
Organovo 生物3D打印技術開創了一種多類型肝臟細胞的三維體外模型，這種具有活性的模型可以在藥物進入臨床試驗之前，較長時間的提供病理和生化數據。Organovo的首席科學家表示，由於3D打印肝臟組織所具有的持久性和可複製性，使3D打印組織可用於測量細胞類型的特異性反應、研究藥物的毒性機制。
相關研究論文發表在PLOS One 雜誌中，論文題目為：Bioprinted 3D primary liver tissues allow assessment of organ-level response to clinical drug induced toxicity in vitro.
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