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团队设计复杂的人体组织,赢得美国宇航局挑战的最高奖

新闻稿:美国国家航空航天局总部
张贴于2021年6月9日星期三

来自北卡罗来纳州温斯顿塞勒姆的维克森林再生医学研究所(WFIRM)的两组科学家赢得了美国宇航局的第一和第二名维管组织的挑战。该竞赛旨在加速组织工程创新,以造福当今地球上的人类和未来的太空探索者。

作为温斯顿和WFIRM两支团队进行竞争,每个团队都使用了不同的方法来创建实验室培养的人类肝脏组织,这些组织足够强壮,能够存活,并以类似于人体内部的方式运作。每个团队都使用不同的3D打印技术构建了一个约1厘米厚的立方体组织,能够在实验室中工作30天。

温斯顿队,第一个完成其试验的队下挑战规则该公司将获得30万美元,并有机会在国际空间站(ISS)美国国家实验室(U.S. National Laboratory)进行研究。WFIRM团队将获得10万美元的二等奖。其他组织的两支队伍继续争夺第三名和剩下的10万美元。

这项研究可能有助于厚的三维组织的生长和长期存活,用于研究和治疗应用,并最终成为器官绷带和替代品。在短期内,他们可以加速药物测试和疾病建模。虽然还需要更多的进步才能使其成为现实,但从病人自己的细胞开发的人造器官将改变生活,减少移植的候补名单,并有助于解决器官短缺的问题。

“我不能夸大这是一个多么令人印象深刻的成就。当NASA在2016年开始这项挑战时,我们并不确定会有赢家,”NASA太空技术副局长吉姆·罗伊特(Jim Reuter)说。“有一天听到首例人工器官移植的消息,并认为NASA的这一新挑战可能在其中发挥了一点作用,这将是非同寻常的。”

人体组织依靠血管为细胞提供营养和氧气,并清除代谢废物——这个过程被称为灌注。由于在工程组织中再现这一过程并不容易,美国宇航局要求团队开发和测试带有功能性人造血管的组织的策略。

获胜的团队使用3D打印技术创建了凝胶状的模具或支架,其内部有一个通道网络,用于维持足够的氧气和营养水平,以使构建的组织在30天的试验中存活,这在挑战规则中有明确规定。温斯顿和WFIRM使用了不同的3d打印设计和不同的材料来生产含有人类肝脏中发现的细胞类型的活组织。

“人造组织的价值完全取决于它能在多大程度上模拟人体内部发生的事情,”美国宇航局位于加州硅谷的艾姆斯研究中心(Ames Research Center)的挑战主管林恩·哈珀(Lynn Harper)说。“对器官的要求是精确的,而且因器官而异,这使得这项任务极其苛刻和复杂。这一挑战带来的研究成果代表了一个基准,一个有充分证据的基础,以建立下一个进展。”

在空间中,这些模型可用于研究辐射照射对人体的影响,记录微重力条件下器官的功能,并制定战略,尽量减少在空间中生活或工作时对健康细胞的损害。微重力还可以促进更大、更复杂的工程组织的产生,与在地球上构建的组织相比,这些组织的外观和功能更像人类体内的组织。

由太空科学发展中心管理的国际空间站美国国家实验室将与温斯顿团队合作,为太空调整成功的基于地球的战略。如果这项研究能够在空间站上进行,改善的血管系统和微重力的结合将带来地球上组织工程和太空生物制造的新进展。

路透社说:“NASA以各种方式为我们的国家带来价值,有时甚至是意想不到的方式。”“看到多个团队成功地获得了一个由多个人类细胞组成的复杂3D组织,在一个月后存活并发挥功能,这是令人惊讶的,也是未来组织工程研究的一个有希望的垫脚石。”

血管组织挑战项目由艾姆斯领导百周年的挑战位于阿拉巴马州亨茨维尔的美国宇航局马歇尔太空飞行中心。百年挑战是NASA空间技术任务理事会的奖励、挑战和众包项目的一部分。玛士撒拉基金会的新的器官联盟执行比赛,招募9人评审团。这个非盈利组织专注于再生医学的研究和开发。

有关NASA奖金、挑战和众包的更多信息,请访问:

https://www.nasa.gov/solve/index . html

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