欧盟PRISM-LT项目用“活积木块”生物打印骨、脂肪和肌肉,同时瞄准白血病研究和培养肉市场
欧盟资助的一个研究团队最近搞出了一项新成果。
他们开发了一种3D生物打印技术,可以在实验室里培育出活的骨、脂肪和肌肉组织。
这东西从白血病研究到培养肉,都有用武之地。
这个成果来自一个名叫PRISM-LT的项目。
项目为期五年,将持续到2027年,由格拉斯哥大学生物工程教授Massimo Vassalli担任科学协调人。
他们用的不是传统的连续细胞流,而是从微小的胶囊开始构建组织。
每个胶囊里都有活的细胞、凝胶支架,还有经过基因工程改造的微生物,这些微生物会指导细胞往哪个方向发育。
坦率的讲,这种积木式方法就是整个项目的核心赌注。
它回答了领域里的一个核心问题,怎么才能在不把活细胞弄死、也不失去对其发育方向控制的前提下,把活细胞打印成复杂的形状?

传统的生物打印是把细胞铺在流动的生物墨水里,没有任何生物引导。
但PRISM-LT完全不同,它采用项目协调人、乌迪内研究组织InSociety首席执行官Laura Martinelli所说的«封装活积木块»。
其实,每个胶囊就是一个活的积木块,里面封装了细胞、支架和微生物。
Martinelli说,他们不是打印连续的生物墨水流,而是处理封装的活积木块。
这些胶囊可以通过机械臂精确定位,或者一层一层地生物打印,来创建复杂的组织结构。
在每个胶囊里面,工程微生物充当生物向导。
它们一旦检测到干细胞开始变化,就释放生长因子,推动干细胞往骨、脂肪或肌肉方向分化。
打印很快,也就是说只需要几分钟到一小时。
但组织随后需要大约三周的成熟期才能发育。
现在团队能做出大概一平方厘米的薄组织,正在朝一立方厘米的块状组织努力。
最难的是让这些生物共存。
这个过程中,那些从未共同进化过的生物体得挤在一起分享环境。
Vassalli说,我们需要在两个本来不是为共存而设计的系统之间建立起共生关系,比如酵母和干细胞。
主要的挑战是创造出对酵母或细菌以及正在分化的干细胞都足够好的条件。
那么,基于同样的原理,PRISM-LT正在从两个方向推进。
那结果会怎样呢?
第一个方向是骨髓中的骨-脂肪界面。
目标是用在生物医学研究,具体是做成3D骨髓模型,用于研究白血病等疾病的药物。
第二个方向是赋予真实肉类大理石花纹的肌肉-脂肪结构。
也就是培养肉里那种决定纹理和风味的脂肪条纹,这也是长期以来困扰培养肉的问题。
脂肪怎么分布,决定了消费者会不会接受实验室培育的肉。
Martinelli觉得这是打开市场的关键。
她说,得益于我们的生物打印技术,可以在替代肉类中实现正确的质感,这为把它们推向市场创造了机会。
同一平台还可以生产模拟人体器官的微型组织模型,用于药物测试和个性化医疗。
消费者想法也很重要。
在做培养肉的时候,团队特意选了酵母而不是细菌来做工程向导。
你想想,如果用细菌养的肉,端上餐桌人们更难以接受。
不过Martinelli也坦承,离真正做出产品还很遥远。
她说,项目现在专注的是原理和机制,还没到做成品的阶段。
科学工作只是挑战的一半。
因为这些工程活材料(ELM)结合了活细胞,有时候还有基因改造微生物,它们超出了现有为传统药物和标准食品制定的规则。
所以呢,为了提前应对,团队已经和欧洲创新理事会合作,也和包括欧洲药品管理局在内的监管机构接触,想搞清楚这类材料可能需要什么批准。
Martinelli说,我们需要对这种技术采取新的态度。
Vassalli认为,ELM搞规模化之后可能会极其强大。
他还说项目已经通过了第一道关卡。
他们启动项目的时候有两个主要问题,这可行吗?能规模化吗?
现在可以说,它是可行的。
可扩展性是下一个考验,也是决定活材料最终能不能和行业现在理所当然用的惰性材料并驾齐驱的关键。
PRISM-LT的独特之处在于,它把细胞、支架和基因工程微生物打包成一个模块化胶囊,试图用一个平台服务两个完全不同的市场,即再生医学和培养食品。
它们赌的是,同样的封装原理今天可以用来做骨髓,明天可以用来做大理石纹肉。
这种双重野心让它处在一个两边都在推进的领域。
在食品那边,MeaTech已经展示了一个早期的规模化里程碑。
他们生物打印了完全由真实脂肪和肌肉细胞构成的培养牛排,把结构和脂肪的保真度看作是高端细胞肉的关键。
而这正好是PRISM-LT现在通过肌肉-脂肪结构要解决的口感问题。

在生物医学那边,研究人员报告了功能性人体组织打印的进展。
他们用光刻技术产生机械和化学信号,引导细胞形成有序的、像器官一样的结构。
那种方法是通过打印的物理信号来引导细胞,而PRISM-LT则把引导任务委托给了胶囊里的活微生物。
这是另一条生物途径,但目标是相同的,达到受控的组织架构。
说到底,整个领域不断证明一件事。
培育组织已经不是障碍了。
真正难的是可靠地引导组织,还有扫清监管障碍。
而PRISM-LT的贡献就是用一种模块化的方法,把这两个问题当成一体来处理。


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