有了人體器官的透明圖譜，3D打印人體器官的時代將到來？

編者按：本文來自微信公眾號“造就”（ID:xingshu100），作者：黃一成，36氪經(jīng)授權(quán)發(fā)布。

研究人員首次成功地使完整的人體器官透明化。

他們利用顯微成像技術(shù)，揭示了細胞水平上透明器官的復雜底層結(jié)構(gòu)。由此生成的器官圖可用作3D生物打印技術(shù)的模板。將來，這項技術(shù)可能為許多有需要的病人按照他們的需求生產(chǎn)人工器官。

這項研究的結(jié)果發(fā)表在《細胞》雜志上。

透明的人腦影像圖

在生物醫(yī)學研究中，“眼見為實”。由于缺乏在細胞水平上對器官成像的技術(shù)，破譯人體器官的結(jié)構(gòu)復雜性一直是一個重大挑戰(zhàn)。在此前，研究人員已經(jīng)獲得了透明小鼠器官在細胞水平上的完整3D視圖，但該方法并不適用于人體器官。

由于不溶性分子的積累，以及組織中膠原蛋白的積累，人體器官特別“僵硬”。因此，使小鼠器官透明的傳統(tǒng)洗滌劑對人體器官，尤其是成人器官不起作用。

“我們必須徹底改變方法，從零開始，找到能夠使人體器官透明化的新化學物質(zhì)，”德國亥姆霍茲聯(lián)合會（Helmholtz Zentrum München）的博士生、這項研究的第一作者Shan Zhao說。

經(jīng)過反復試驗，研究小組發(fā)現(xiàn)一種叫做CHAPS的洗滌劑可以在“僵硬”的人體器官中制造出小孔。由此一來，CHAPS允許其他的解決方案深入數(shù)厘米厚的人體器官，并將其轉(zhuǎn)換為透明結(jié)構(gòu)。

完整的透明人眼球影像

在使人體器官透明化后，該團隊開始著手對器官成像得來的大量數(shù)據(jù)進行分析。

首先，他們研制出一種名為“超顯微鏡射線”（Ultramicroscope Blaze）的激光掃描顯微鏡。這種顯微鏡具有很強的取樣能力，使研究人員能對腎臟一樣大的人體器官進行成像。

接下來，該團隊與來自慕尼黑工業(yè)大學的Bjoern Menze教授一起開發(fā)了深度學習算法，以分析數(shù)億個細胞的三維影像。

研究人員將這項新技術(shù)命名為SHANEL，英文意思是“小型膠態(tài)離子介導的人類組織高效清除和標記”技術(shù)。

“SHANEL可能在不久的將來會發(fā)展成為繪制完整人體器官的關(guān)鍵技術(shù)。這將大大加快我們對大腦等器官的理解，” 亥姆霍茲聯(lián)合會組織工程和再生醫(yī)學研究所所長Ali Ertürk博士解釋道。

人體腎臟的成像圖

這項技術(shù)的最終目標是人工器官的三維打印。細胞級別的人體器官掃描圖可利用三維生物打印技術(shù)來制造大型人體組織和器官。為了實現(xiàn)這一目標，Ertürk和他的團隊目前正在繪制主要人體器官的圖譜，首先是從胰腺、心臟和腎臟開始。

Ertürk說：“數(shù)十萬人面臨器官捐獻的嚴重短缺。對人體器官細胞結(jié)構(gòu)的詳細了解使我們向按需制造人體的功能器官又邁進了一大步?！?/p>