近日，瑞士巴塞爾大學(xué)團(tuán)隊(duì)成功打印出一塊真正可以造血的人造骨頭，并將其命名為 eVON。這不是一個靜態(tài)模型，而是一個能夠工作的造血工廠。研究人員將從臍帶血中提取的、最珍貴的人類造血干細(xì)胞（HSPCs）也就是人類血液系統(tǒng)中的種子注入到 eVON 之中。

接下來，干細(xì)胞竟然找到了“家”，這些造血干細(xì)胞并沒有胡亂跑掉，而是緊密地聚集在 eVON 的血管周圍，就像在真實(shí)骨髓里一樣，在顯微鏡里它們依偎在血管壁旁邊。

（來源：https://doi.org/10.1016/j.stem.2025.10.009）

為了驗(yàn)證血管的作用，研究人員對比了有血管的 eVON、沒有血管的 eVON 和只有骨基質(zhì)的 eON。結(jié)果顯示：有血管的 eVON 能夠更好地維持造血干細(xì)胞的數(shù)量，并且能夠促進(jìn)髓系血細(xì)胞的生成。這說明骨髓里的血管不僅僅是一個管道，更是一個指導(dǎo)血細(xì)胞生產(chǎn)方向的重要信號源。

此外，上述種子依然保持強(qiáng)壯。研究中，那些在 eVON 里住了一周的造血干細(xì)胞，被研究人員提取出來并移植到存在免疫缺陷的小鼠體內(nèi)。幾周后，這些干細(xì)胞在小鼠骨髓里成功安家落戶，并源源不斷地分化出了所有種類的人類血細(xì)胞——紅細(xì)胞、白細(xì)胞和血小板，這說明它們在 eVON 中不僅存活了，而且功能完整。

研究人員還可以像玩開關(guān)一樣調(diào)節(jié)這個系統(tǒng)：可以通過移除血管細(xì)胞，來研究沒有血管時的造血情況；可以添加或者阻斷特定的信號分子，比如阻斷一個對于干細(xì)胞至關(guān)重要的信號，以此來觀察造血是如何被影響的；可以改變血管生長因子的劑量，借此發(fā)現(xiàn)劑量太高會讓血管長得一團(tuán)糟就像血管瘤一樣，通過此可以模擬某些白血病中血管的異常狀態(tài)。

研究血癌的強(qiáng)大武器，標(biāo)準(zhǔn)的生物反應(yīng)器

這項(xiàng)研究的意義在于：

首先，它可以成為研究血癌的強(qiáng)大武器。急性髓系白血病等血癌，其癌細(xì)胞正是在骨髓這個巢穴中誕生和惡化的。癌細(xì)胞和健康的干細(xì)胞會劫持并改造這個微環(huán)境，讓自己躲起來以便逃避化療藥物的追殺，這也是為何白血病容易復(fù)發(fā)的原因。而現(xiàn)在有了 eVON 這個完全由人類細(xì)胞構(gòu)成、結(jié)構(gòu)真實(shí)的巢穴模型，就能將病人的癌細(xì)胞種進(jìn)去，實(shí)時觀察它們是如何腐蝕和改造這個健康環(huán)境的。

同時，可以直接在 eVON 中測試各種新藥或新型免疫療法，看看它們是否能夠有效地殺死癌細(xì)胞，以及是否能夠修復(fù)或者保護(hù)健康的微環(huán)境。這將比在動物身上試驗(yàn)擁有更直接、更快速和更貼近人類情況的優(yōu)勢。

其次，eVON 可以成為個性化醫(yī)療和藥物測試的平臺。eVON 可以使用來自不同個體的干細(xì)胞來制造，這意味著未來或許可以為特定的病人定制他自己的骨髓模型。在給病人使用強(qiáng)力、但可能存在副作用的化療方法或者新型藥物之前，可以先在這個替身模型上做測試，以便提前預(yù)測療效和毒性，實(shí)現(xiàn)個性化的精準(zhǔn)醫(yī)療。

再次，可以研究其他與骨髓相關(guān)的疾病。不只是血癌，其他許多疾病也和骨髓微環(huán)境有關(guān)。乳腺癌和前列腺癌等實(shí)體腫瘤也喜歡轉(zhuǎn)移到骨骼。而 eVON 可被用于研究癌細(xì)胞是如何在骨髓里定居并破壞骨骼的。另外，像骨髓衰竭、某些貧血癥甚至衰老過程，都可以使用 eVON 進(jìn)行深入研究。

最后，eVON 是一個標(biāo)準(zhǔn)的生物反應(yīng)器，它是在化學(xué)成分明確、無動物源成分的條件下生成的，這意味著它可以作為一個標(biāo)準(zhǔn)化的工具，促進(jìn)相關(guān)研究領(lǐng)域的快速發(fā)展。

（來源：https://doi.org/10.1016/j.stem.2025.10.009）

人類骨頭里的小小生命工廠

據(jù)了解，在我們的大腿骨或手臂骨里面，除了堅(jiān)硬的骨頭還有像海綿一樣的小格子。這些格子便是骨髓，它是一個非常重要的生命工廠。骨髓每天會制造出幾十億個新的血細(xì)胞，紅細(xì)胞負(fù)責(zé)運(yùn)送氧氣，白細(xì)胞幫助對抗病菌，血小板負(fù)責(zé)止血。沒有這個生命工廠，人類就無法生存。

這個生命工廠的核心區(qū)域也就是靠近骨頭內(nèi)壁的地方，叫做骨內(nèi)膜微環(huán)境。它就像一個溫馨的巢穴，保護(hù)和培育著造血干細(xì)胞這一最珍貴的種子。這些種子可以不斷地自我更新，還能分化成為所有種類的血細(xì)胞，借此維持我們一生的血液供應(yīng)。

當(dāng)這個巢穴生病時比如得了血癌也就是白血病，或者當(dāng)人類需要通過研究新藥來對抗血液疾病時，人們遇到了這樣一個難題：很難深入活人的骨頭里去觀察和研究這個巢穴。

以前只能用小鼠做實(shí)驗(yàn)，但是小鼠和人類的巢穴結(jié)構(gòu)并不完全一樣。要么就是使用一些簡單的二維細(xì)胞進(jìn)行培養(yǎng)，但是那就像在平地上研究森林，完全失去了森林的立體感和復(fù)雜性。

（來源：https://doi.org/10.1016/j.stem.2025.10.009）

據(jù)了解，長期以來生物醫(yī)學(xué)研究高度依賴動物模型。但動物畢竟不是人，即使與人類非常接近的靈長類動物，在一些關(guān)鍵調(diào)控機(jī)制上依然存在差異，同時動物實(shí)驗(yàn)還面臨著倫理負(fù)擔(dān)。

因此研究人員開始思考：與其不斷擴(kuò)大動物實(shí)驗(yàn)規(guī)模來研究人類疾病，不如嘗試從源頭上構(gòu)建一個真正屬于人類的、可控且穩(wěn)定的體外微環(huán)境體系，以此替代并減少動物實(shí)驗(yàn)的依賴。

為了打印 eVON 這塊能夠造血的人造骨頭，研究人員運(yùn)用了當(dāng)前最前沿的幾項(xiàng)生物技術(shù)，一步步地將這個夢想變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。

第一步，先得找到人類誘導(dǎo)多能干細(xì)胞（hiPSC，Human Induced Pluripotent Stem Cells）這樣一個萬能種子。人類誘導(dǎo)多能干細(xì)胞，可以理解為一種被“重新喚醒”的細(xì)胞。它來源于人類皮膚、血液、尿液等容易獲取的組織，通過一個重編程過程，讓它回到類似于胚胎起點(diǎn)的狀態(tài)，重新?lián)碛蟹只筛鞣N類型細(xì)胞的潛能。

它的核心優(yōu)勢是完全來自人體，因此本次研究可謂是“取之于人，用之于人”，能夠幫助人們理解正常的人體機(jī)制，并模擬疾病發(fā)展的過程。而人類誘導(dǎo)多能干細(xì)胞恰恰是本次研究的起點(diǎn)。

第二步，得引導(dǎo)種子進(jìn)行生長。光有萬能種子是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，還得告訴它們得變成什么。為此，研究人員設(shè)計(jì)了兩條誘導(dǎo)路徑：第一條路徑是成骨路徑，讓干細(xì)胞先形成一團(tuán)團(tuán)的細(xì)胞球，然后在培養(yǎng)液中引導(dǎo)它們向成骨細(xì)胞發(fā)展，這些細(xì)胞球最后能在一種特殊的支架上形成礦化的骨質(zhì)。第二條路徑是成血管路徑，研究人員使用另一種培養(yǎng)液引導(dǎo)干細(xì)胞形成了富含血管內(nèi)皮細(xì)胞的細(xì)胞球。

第三步，得搭建骨架和管網(wǎng)。在此前類似研究之中，人們大多使用一種名為基質(zhì)膠的東西來支撐細(xì)胞生長，但是它的成分比較復(fù)雜，而且來自于小鼠。為此，研究人員選擇了一種更加接近人體天然骨骼的材料——多孔的羥基磷灰石。這種材料是人體骨骼的主要無機(jī)成分，就像真正的骨粉一樣。它的多孔結(jié)構(gòu)如同海綿一般，故能為細(xì)胞提供完美的“三維之家”，讓細(xì)胞在里面自由地生長、遷移和互相交流。

第四步，得組裝生命巢穴，也就是融合骨骼與血管。對于走完骨路徑的細(xì)胞球種植球，研究人員把其種植在羥基磷灰石支架之上，讓它們在里面生長并形成骨基質(zhì)。然后，再把走完血管路徑的細(xì)胞球也放進(jìn)去。當(dāng)兩種細(xì)胞在支架里共同成長兩周之后，最終形成了完整的 eVON。

（來源：https://doi.org/10.1016/j.stem.2025.10.009）

在高倍顯微鏡下，研究人員看到 eVON 擁有復(fù)雜的血管網(wǎng)絡(luò)，這些血管由人類細(xì)胞構(gòu)成，不僅有粗有細(xì)，甚至還能看到新生的血管尖端和窗孔結(jié)構(gòu)，這和真實(shí)骨髓里的血管有著驚人的相似。

對于人類的真實(shí)血管來說，外面都包裹著周細(xì)胞，就像一層保護(hù)網(wǎng)一樣。而 eVON 的血管外面也成功長出了這些細(xì)胞。eVON 的血管網(wǎng)絡(luò)深深嵌入在一片由成骨細(xì)胞分泌的、富含鈣質(zhì)的骨基質(zhì)之中，從而能夠完美模擬骨內(nèi)膜的環(huán)境。

更令人驚訝的是，研究人員還在這個人造系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)了交感神經(jīng)纖維和巨噬細(xì)胞樣細(xì)胞，這兩者在人類真實(shí)的骨髓巢穴中扮演著調(diào)節(jié)造血和免疫的重要角色，而它們竟然在 eVON 中自發(fā)地出現(xiàn)了，說明這個系統(tǒng)是貼近現(xiàn)實(shí)的。

（來源：https://doi.org/10.1016/j.stem.2025.10.009）

當(dāng)然，這項(xiàng)研究還處于早期階段。研究人員在論文中指出，目前的 eVON 模型主要是模擬了巢穴的基質(zhì)部分，也就是主要模擬了骨頭和血管等土壤。未來，研究人員希望僅僅使用 hiPSC 也能培養(yǎng)出來造血干細(xì)胞，實(shí)現(xiàn)從土壤到種子的完全人工化。

盡管如此，eVON 的問世毫無疑問是一個里程碑。它將以前只能在復(fù)雜生物體內(nèi)觀察的過程，搬到了實(shí)驗(yàn)室的培養(yǎng)皿里，從而得以揭秘血液的秘密，助力攻克可怕的疾病。

參考資料：

相關(guān)論文 https://doi.org/10.1016/j.stem.2025.10.009

運(yùn)營/排版：何晨龍