3D打印助力人类胚胎干细胞研究突破

       对于人类胚胎干细胞（HESC）的研究，多年来一直是争论的中心。 这主要是由于道德问题。人类胚胎干细胞是否应该拥有与人相同的基本道德地位？这个问题恐怕很多人都难以回答。
       多年来，科学家们一直在寻找各种方法绕开这个道德困境，想出了各种似乎比摧毁一个实际的胚胎获得HESC更人性化的方法。因此对于研究人员而言，得到胚胎干细胞并不是主要问题，而是研究人员们发现，他们非常难以可靠地刺激胚胎干细胞，使其按照研究人员的要求形成特定的人体组织。
        胚胎干细胞最突出的特点就是，它可以变成人体内220个不同类型的细胞之中的任何一种细胞。 这220种细胞主要来源于胚胎干细胞的三个胚层：外胚层、内胚层和中胚层。当研究人员试图在培养皿中培养胚胎干细胞时，它们一直无法区分自己身处何地。这是由因为在人体中，周围组织会发出化学信号，告诉胚胎干细胞它们在哪个区域，应该生成什么组织。而在实验室中一直无法完全模拟这种环境，因此，研究人员发现，胚胎干细胞不能向正确的方向分化。

3D打印助力人类胚胎干细胞研究突破

用颜色标志的各种细胞的分化

       为了弥补这一化学信号的不足，许多研究人员一直试图在实验室中用各种化学物质创造自己的信号，“哄骗”胚胎干细胞向正确的方向分离，但是均不成功。
       近日，在权威科学杂志《Nature》的网站上发表的一篇论文表明，洛克菲勒大学干细胞生物学和分子胚胎实验室的研究人员在Ali Brivanlou、Robert和Harriet Heilbrunn的领导下，采取了完全不同的方法。他们不是依靠化学信号来刺激这三个不同的胚层的分离，反而在3D打印技术的帮助下转向了几何方法。
      研究人员使用一种被称为聚二甲基硅氧烷（PDMS）的有机硅类弹性体3D打印出模具，并将胚胎干细胞放入。据了解，通过3D打印，他们能够控制各个模具的深度、形状和直径，这意味着他们可以决定每个胚胎干细胞群落的确切尺寸和形状。他们还发现，细胞在模具内的分布是非常均匀的，这意味着研究人员能够更好地控制每个模具内的细胞生长。然后，他们向各个模具里导入各种不同的刺激，使他们能够确定哪种模具里的胚胎干细胞可以生长成什么样的细胞类型。3D打印模具使研究人员能够确保每个细胞集落彼此分开。于是第一次，他们不仅能“哄骗”细胞彼此区分，还能控制每个单独的细胞群落形成的确切位置。

3D打印助力人类胚胎干细胞研究突破

各种分离的胚层

       “在最基本的层面，我们已经开发出了一个新的模式，探讨人类胚胎干细胞是如何首先以一种非常可重复的空间秩序（reproducible spatial order）分化出不同的细胞群落，就像在一个胚胎中那样。”该项目的博士后研究生Aryeh Warmflash说。
      “我们现在可以实时追踪单个细胞，找出是什么使他们分化，我们可以开始探索关于这个过程的遗传学基础问题。当它们在发展时，这些细胞具有强大的内在倾向去形成某种模式。细胞群落的不同几何形状可能会变成用来引导干细胞形成特定细胞类型或组织的重要工具。”
        这些研究人员使用的方法很有可能被证明是迈向未来干细胞疗法的重要一步，甚至可以实现受损或失去的人体组织的再生。