生物3D打印类器官在药物筛选中的应用探索

AI已广泛应用于医疗影像，并逐渐渗透到药物研发领域。生物3D打印技术可实现精确控制模型形状和位置，进而实现组织生物学仿生。

由于人脑组织的复杂性和神经组织的弱再生能力，生物3D打印脑组织类器官仍然是挑战性的问题之一。但随着技术的发展，利用3D打印进行神经损伤修复及神经退行性药物筛选已成为一种可能。

合作背景

王晓良教授，国家药效学平台负责人，中国医学科学院药物研究所原所长，中国新药研发和药理学领域的领军人物，多年来致力于以神经退行性疾病为靶点开展相关的药理学基础研究，新药评价和开发研究。

相关成果

面对药物开发的挑战，王教授团队与敏速智造公司合作，利用AI技术建立健康的类器官模型及肿瘤类器官模型，通过生物3D打印得到两种可测试的类器官，提高神经退行性药物筛选评价效率，缩短研发周期，并节约研发成本。

目前项目仍处于较早期阶段，结合合适打印参数，使用Panospace BioPro(全功能生物智造平台)设备成功打印并维持小鼠海马组织内神经元细胞存活15天以上。

合作成果填补了脑类器官缺乏真实数据的空白，增加了相关研究的准确性和前瞻性。在敏速智造公司的专业支持下，生物3D打印技术为团队提供了强有力的后援，共同对中国创新药物的研发做出了新的探索。

展望未来

基于药物筛选方案的标准化，生物3D打印技术呈现了巨大的潜力。通过引入模拟细胞外基质材料来构建载细胞结构，可以获得更接近体内真实组织器官的仿生结构。进一步整合不同细胞和基质材料，结合生物3D打印技术，可以快速定制病理模型。

不同种类的药物针对不同的组织/器官，同时单一药物在体内的作用过程会涉及多种器官。不同类型模型的构建对工艺方法、材料和条件有不同的需求。

以癌症为例，基于生物3D打印的体外肿瘤类器官模型已应用于多种药物的筛选和发现。部分模型考虑到细胞外基质特性影响药物扩散和肿瘤渗透，使用了悬浮在明胶-海藻酸盐-基质生物材料中的GP-118患者来源的胃腺癌细胞。该胃腺癌模型对多西紫杉醇、5-氟尿喀呢和顺铂具有化疗抗性，可用于评估开发药物的耐药性。

除了评估药物反应，生物3D打印可以大量复制类器官，实现高通量筛选化合物，用于不同疾病或适应症的药物。例如，全外显子组测序可以识别患者癌症样本的突变谱，并通过将这些突变谱与靶向突变的特定药物进行关联预测药物敏感性。

未来，随着技术的不断发展和完善，生物3D打印有可能改变我们研究疾病的方式。相信组织工程领域将会迎来更广阔的应用前景，为人类的健康福祉做出更大的贡献。

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