美3D列印眼部組織 揭黃斑部病變成因

與年齡相關的黃斑部病變（AMD）是目前主要失明的原因之一，全球患者超過1.96億。美國科學家利用幹細胞和3D生物列印技術，列印眼部感光組織讓科學家了解致盲的病理機制。

美國國家衛生研究院（NIH）旗下國家眼科研究所（NEI）的研究團隊透過3D生物列印技術，將人體的幹細胞列印成支持視網膜感光的光受器，同時讓醫學界進一步研究視網膜退化疾病產生的原因。研究成果已發表在《自然》科學雜誌上。

黃斑部病變乾、溼2種類型

黃斑部病變分為乾性和溼性兩種。當前已知乾性黃斑部病變又稱「視網膜隱結的脂蛋白沉積物」，主要在布魯赫膜（Bruch membrane）外出現，會阻礙其功能進行，導致外層血視網膜屏障（oBRB）中的視網膜色素上皮（RPE）細胞缺乏營養後，出現死亡和分解現象，最終導致眼球的光受器出現退化，視力受損，甚至失明。

溼性黃斑部病變（由脈絡膜新生血管形成），由於脈絡膜毛細血管過度增殖，突破了視網膜色素上皮連接處，使視網膜下的間隙出現漏血現象。

國家眼科研究所眼部和幹細胞轉化研究部負責人卡皮爾·巴蒂（Kapil Bharti）表示，「黃斑部病變始於外層血視網膜屏障，但缺乏人體生理相關模型，目前對黃斑部病變的啟動和進展到晚期乾溼階段的機制，仍知之甚少。」

為了解黃斑部病變的啟動和進展機制，巴蒂及同事利用生物3D列印技術、組織工程和人類的多功能幹細胞進行列印作業，在水凝膠中結合了三種未成熟的脈絡膜細胞進行列印。

使用的脈絡膜細胞有周細胞（pericyte）、內皮細胞（毛細血管的主要關鍵成分）和纖維細胞（賦予眼部組織部分結構），再將這種凝膠列印在可生物降解的支架上，讓三種細胞生長。幾天後，細胞開始發育成緻密的毛細血管網絡。

生長到第9天時，科學家將視網膜色素上皮細胞植入支架的另一側，直到約42天（6週）該組織生長完全成熟。完成後，科學家們測試和分析該組織，發現列印出來的組織在外觀和功能上與天然的外層血視網膜屏障相似。

藉3D列印組織了解病理機制

科學家們在壓力測試中觀察到，該組織是如何開始出現黃斑部病變的模式。例如：視網膜色素上皮組織下，出現視網膜隱結沉積物和發展到晚期的乾性黃斑部病變。此外，還觀察到溼性黃斑部病變發生的外觀，主要是脈絡膜血管過度增殖，遷移至亞視網膜色素上皮組織區，最終導致滲血。

巴蒂博士表示，「3D列印細胞提供必須的細胞線索，讓我們觀察到正常外層血視網膜屏障解剖結構。」「實驗中觀察到，視網膜色素上皮細胞的存在，讓纖維細胞的基因表達發生變化，從而促進布魯赫膜的形成，儘管這是很多年前提出的，但直到我們的實體模型出來，才真正得到證實。」

論文合著作者、美國國家衛生研究院3D組織生物列印實驗室主任馬克·費雷爾（Marc Ferrer）表示，「我們努力產出非常相似的退化眼疾視網膜組織模型，這種組織模型在治療、藥物開發應用有許多潛在用途。」◇