Künstliches Leberläppchen! Neue Wege für die bionische Leber eröffnen!

Kürzlich haben Forscher eine neuartige Strategie zur dreidimensionalen Montage geprägter Zellschichten für die synchrone Konstruktion bionischer Leberläppchen mit hoher Genauigkeit hinsichtlich Zelltyp, -dichte und -verteilung entwickelt.

Strategien zur Montage 3D-gedruckter Zellschichten

Hintergrund

Biotechnologisch hergestelltes Lebergewebe ist vielversprechend für die Behandlung von Lebererkrankungen. Im Allgemeinen besteht die menschliche Leber aus winzigen, strahlenförmigen Leberläppchen, die mit einem Netzwerk aus Blutgefäßen und Gallenwegen verbunden sind. Um die Struktur der Leber nachzuahmen, wurden viele Strategien zur Herstellung dreidimensionaler biomimetischer Lebermodelle entwickelt. Aktuellen Berichten zufolge können Forscher menschliche Parenchymzellen, Stromazellen und sogar Gefäßzellen in einer bestimmten Gitterstruktur anordnen, indem sie die geometrischen Grafiken von Materialhinweisen anwenden, die interstitielle Mikrostruktur simulieren und so die Zellverteilung sowie einige Leberfunktionen erreichen.

Mit der Entwicklung der Mikro-Nanotechnologie in den letzten Jahren können durch Bioprinting und andere Tissue-Engineering-Technologien biologische Gewebe mit dreidimensionalen Strukturen konstruiert und die Bionik sowie der Aufbau von Gefäßnetzwerken und Mikrozirkulationssystemen weiter verwirklicht werden. Obwohl mit aktuellen Technologien viele Erfolge bei der biomimetischen Konstruktion der Leber erzielt wurden, gelang es den meisten aktuellen Studien lediglich, die geometrische Struktur der Leber einfach nachzuahmen. Es ist jedoch schwierig, eine hochdichte Zusammensetzung aus Zellstapelung und Interaktion multizellulärer Strukturen zu konstruieren, was zu unbefriedigenden Ergebnissen bei der Gewebezüchtung der Leber führt. Daher bleibt die synchrone Konstruktion von Zelltyp, -dichte und -verteilung eine wichtige Forschungsrichtung im bionischen Gewebe-Engineering der Leber.

Forschungshighlights

Um einen hochauflösenden Leberläppchen zu erstellen, verwendeten wir einen räumlichen proteomischen Datensatz, um mehrere zellspezifische Komponenten in der normalen menschlichen Leber zu identifizieren. Basierend auf diesen Daten und der Zellmembranblatttechnologie verwendeten die Forscher dann eine neu entwickelte dreidimensionale Prägestrategie, um Hepatozytenblätter mit hexagonalen, hohlen Querschnittsstrukturen aus den Hepatozytenblättern zu prägen und herauszuschneiden.

Durch verschiedene Selbstorganisationsmethoden gelang es den Forschern, mehrere Klappen übereinander zu legen und mehrere Klappenstrukturen zu integrieren, um die mikroskopischen Einheiten der Leber zu simulieren. Darüber hinaus infiltrierten die Forscher vaskuläre Endothelzellen in den hohlen Querschnitt der zusammengesetzten Läppchenstruktur, um ein bionisches Leberläppchen mit vaskularisierten Kanälen für die Nährstoffdiffusion und Arzneimittelperfusion zu erhalten.

Durch die Integration dieser vaskularisierten bionischen Leberläppchen mit Mikrofluidik konstruierten die Forscher einen Leberchip und überprüften seine Anwendung im Arzneimittelscreening. Schließlich fügten die Forscher die vaskularisierten bionischen Leberläppchen zu einer größeren physiologischen Struktur zusammen und demonstrierten deren Fähigkeit, die Leberregeneration durch In-situ-Transplantation in Ratten mit Leberversagen zu fördern.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass dieser neue Typ bionischer Leberläppchen eine Konstruktionsmethode mit großem Potenzial für die Lebergewebezüchtung darstellt. Der zugehörige Forschungsartikel wurde kürzlich im Science Bulletin veröffentlicht.

Für weitere Einzelheiten lesen Sie bitte den Originalartikel

Jinglin Wang, Danqing Huang, Hanxu Chen, Yuanjin Zhao. Biomimetische Leberläppchen aus dreidimensional geprägten Zellschichten. Wissenschaftsbulletin 2024; doi: 10.1016/j.scib.2024.02.030