視網(wǎng)膜類器官（organoid）是利用包括胚胎干細(xì)胞（embryonic stem cells, ESCs）和誘導(dǎo)多能干細(xì)胞（induced pluripotent stem cells, iPSCs）經(jīng)特定培養(yǎng)而形成的細(xì)胞聚集物，其結(jié)構(gòu)和功能類似對應(yīng)的視網(wǎng)膜組織。為了克服種屬差異和其他動物實驗的缺陷，來源于人類或者患者的類器官技術(shù)替代動物實驗越來越受到重視，成為國際上研究和研發(fā)的熱點(diǎn)。視網(wǎng)膜類器官可以用于視網(wǎng)膜組織的生物學(xué)、疾病病理學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)、再生機(jī)制、干細(xì)胞移植、精準(zhǔn)醫(yī)療以及藥物毒性和藥效試驗，應(yīng)用潛力巨大。

然而常規(guī)類器官難以實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、均一化長期培養(yǎng)，不利于后續(xù)的臨床轉(zhuǎn)化，成為類器官研究與應(yīng)用的難題。為了構(gòu)建能夠大量產(chǎn)生異質(zhì)性小、攜帶多種視網(wǎng)膜細(xì)胞新一代視網(wǎng)膜類器官，中南大學(xué)愛爾眼科學(xué)院、愛爾眼科研究所陳建蘇教授、唐仕波教授團(tuán)隊利用3D打印技術(shù)對視網(wǎng)膜類器官的培養(yǎng)模具進(jìn)行個性化定制，首次自主設(shè)計并構(gòu)建了基于3D打印來源的適合視網(wǎng)膜類器官培養(yǎng)的聚二甲基硅氧烷（PDMS）微孔模具平臺，相關(guān)研究得到業(yè)界的高度認(rèn)可，取得了以下成果：

1、于2023年4月發(fā)表在工程技術(shù)Q1的Top期刊Biofabrication（doi: 10.1088/1758-5090/acc761. 影響因子：11.06）。其中陳建蘇教授和唐仕波教授為共同通訊作者，博士研究生孫璽皓為第1作者。

論文基于3D打印模具視網(wǎng)膜類器官培養(yǎng)系統(tǒng)，具有62個V型的小型培養(yǎng)孔，可以實現(xiàn)視網(wǎng)膜類器官的一站式長期培養(yǎng)（見下圖）。

在培養(yǎng)過程中無須對類器官進(jìn)行反復(fù)地轉(zhuǎn)移及分選，既節(jié)省了研究者的時間，又降低了視網(wǎng)膜類器官的異質(zhì)性。與傳統(tǒng)的視網(wǎng)膜類器官培養(yǎng)方法比較，在該平臺中產(chǎn)生的視網(wǎng)膜類器官，大小均一，活性好。在此基礎(chǔ)上，論文首次發(fā)現(xiàn)在PDMS平臺中視網(wǎng)膜類器官呈現(xiàn)一種特殊的粘附3D克隆聚集生長狀態(tài)，可以不通過常規(guī)視網(wǎng)膜類器官需要添加的轉(zhuǎn)化生長因子超家族成員之一的BMP4及視網(wǎng)膜色素上皮細(xì)胞相關(guān)誘導(dǎo)，便可以在早期均勻地產(chǎn)生攜帶有視網(wǎng)膜色素上皮細(xì)胞（RPE）、睫狀緣干細(xì)胞（CM）和視網(wǎng)膜神經(jīng)層（NR）的視網(wǎng)膜類器官（見下圖）。

隨后通過使用人血小板裂解液代替胎牛血清，建立了基于PDMS微孔平臺無外源性動物添加劑的一站式類器官培養(yǎng)流程，有利于后續(xù)的臨床轉(zhuǎn)化。另外，通過外接微流控平臺，也可以在體外模擬血管的灌注微流控培養(yǎng)，實現(xiàn)一站式長期動態(tài)培養(yǎng)均勻一致的視網(wǎng)膜類器官。

2、其他：相關(guān)技術(shù)在發(fā)表文章前研究團(tuán)隊申請發(fā)明專利一項，目前已公示（一種三維類器官灌流培養(yǎng)器具，CN115197842A）。博士研究生孫璽皓投稿2023年4月美國視覺與眼科年會（ARVO）: One-Stop Assembly of Adherent 3D Retinal Organoids from Human Induced Pluripotent Stem Cells based on PDMS Microwell Chip，這一研究成果也被選為大會專題發(fā)言，向全球眼科同道進(jìn)行發(fā)布。

新一代基于3D打印模具一站式視網(wǎng)膜類器官長期培養(yǎng)系統(tǒng)，克服了傳統(tǒng)視網(wǎng)膜類器官難以實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化和均一化長期培養(yǎng)的瓶頸問題，可以在較少人工干預(yù)的前提下，大量產(chǎn)生同質(zhì)性并攜帶含視網(wǎng)膜祖細(xì)胞等多種視網(wǎng)膜細(xì)胞的視網(wǎng)膜類器官，特別有利于將其臨床應(yīng)用于視網(wǎng)膜疾病模型及其藥物篩選和視網(wǎng)膜類器官移植等新手段和新技術(shù)治療難治性視網(wǎng)膜疾病。本研究以愛爾眼科研究所為研究平臺，研究受到國家自然科學(xué)基金委員會（NSFC）及香港研究資助局（RGC）聯(lián)合科研資助基金（NSFC-RGC, 32061160469, N_CUHK432/20)）、廣東省科技計劃項目粵港澳聯(lián)合創(chuàng)新領(lǐng)域（2021A0505110005）和愛爾眼科醫(yī)院集團(tuán)科研項目的資助。

論文鏈接：
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/36963105/