浦項科技大學(xué)利用3D打印促進胰島素生成細(xì)胞的生長，推進糖尿病治療

2025年3月16日，南極熊獲悉，韓國浦項科技大學(xué)（POSTECH）的研究團隊成功開發(fā)出一種名為“HICA-V”的先進3D生物打印平臺。該平臺能夠模擬真實的胰腺環(huán)境，為胰島細(xì)胞的生長提供與自然狀態(tài)相似的條件。這一突破性研究工作發(fā)表在國際知名期刊《自然通訊》上。

△相關(guān)研究題目為“定制胰島特異性微環(huán)境的生物打印，以促進干細(xì)胞來源的胰島成熟”（傳送門）

浦項科技大學(xué)機械工程系、生物技術(shù)系、IT融合工程系教授Jinah Jang指出：“我們開發(fā)的定制胰島細(xì)胞平臺，通過精確復(fù)制真實胰腺的結(jié)構(gòu)和功能，促進了人工胰島細(xì)胞的成熟和功能提升。該平臺不僅有望在糖尿病研究和藥物開發(fā)中發(fā)揮關(guān)鍵作用，還將在提高胰島細(xì)胞移植治療效率方面起到至關(guān)重要的作用?！?br />

△圖片展示了3D打印技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用，包括利用患者自身細(xì)胞和生物材料制備個性化組織或器官，用于疾病治療和藥物反應(yīng)分析

利用生物打印技術(shù)創(chuàng)建一個特定的器官微環(huán)境

糖尿病是一種由于胰腺功能障礙導(dǎo)致血糖調(diào)節(jié)失常的慢性疾病。胰腺中包含著負(fù)責(zé)分泌胰島素的胰島細(xì)胞，一旦這些細(xì)胞受損，血糖水平就難以得到有效控制，從而增加了患病的風(fēng)險。目前，科學(xué)家們正在探索如何通過干細(xì)胞技術(shù)制造胰島細(xì)胞，但要讓這些人工制造的細(xì)胞達到與自然胰腺細(xì)胞相同的生理功能，仍面臨諸多挑戰(zhàn)。

針對這一情況，研究人員開發(fā)了一種定制平臺，使胰島細(xì)胞能夠在與真實胰腺相似的環(huán)境中生長。研究團隊利用來自實際胰腺組織的層粘連蛋白和膠原蛋白IV等蛋白質(zhì)制作出生物墨水，并使用3D生物打印技術(shù)生產(chǎn)出平臺HICA-V。生物墨水是一種含有細(xì)胞和生物材料的特殊墨水，用于通過3D生物打印機形成人體組織。

△對含有膠原蛋白和去細(xì)胞化細(xì)胞外基質(zhì)的生物墨水進行深入的蛋白質(zhì)分析

定制胰島細(xì)胞平臺精確地排列了胰島細(xì)胞和由干細(xì)胞衍生的血管，幾乎完美地復(fù)制了真實胰腺的結(jié)構(gòu)。通過實驗，研究人員證實，在HICA-V平臺上培養(yǎng)的胰島細(xì)胞產(chǎn)生了更多的胰島素，并表現(xiàn)出與真實胰島細(xì)胞相似的功能。這些細(xì)胞通過增加有助于與周圍細(xì)胞更好連接的蛋白質(zhì)，從而提高了它的功能。

此外，浦項科技大學(xué)的研究團隊還測試了該平臺在模擬糖尿病環(huán)境下的反應(yīng)，成功地復(fù)制了體內(nèi)的病理反應(yīng)，例如炎癥相關(guān)基因表達的增加。這表明這個平臺可以作為研究糖尿病治療和疾病機制的重要工具，還能為個體化的藥物開發(fā)和疾病機制研究提供更多可能性。