專訪 ｜ 對話以色列科研團(tuán)隊(duì)：全球首例3D打印完整心臟如何出爐

來源：每日經(jīng)濟(jì)新聞

2019年4月16日南極熊報道了色列科學(xué)家創(chuàng)造了一種血管化的人類心臟——使用3D打印機(jī)將患者的人體組織結(jié)合起來，引起了國內(nèi)外的巨大轟動。CCTV2報道：3D打印心臟技術(shù)獲突破：細(xì)胞和血管一應(yīng)俱全：http://www.lhkhtyz.com/thread-133481-1-1.html

當(dāng)聚光燈投射在以色列特拉維夫大學(xué)的一間實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，塔爾·德維爾教授（Tal Dvir）站在房間里，手上托著一塊裝有紅色物體的透明立方塊。就在這塊紅色物體初次亮相后，“刷爆”了全球媒體的頭版頭條。

這塊紅色物體是塔爾·德維爾教授團(tuán)隊(duì)使用病人自身細(xì)胞和生物材料充當(dāng)“生物墨水”，再借由3D打印技術(shù)打印出的全球首例完整心臟�！暗谝淮斡腥顺晒Φ卦O(shè)計并打印出了充滿細(xì)胞、血管、心腔的完整心臟”，塔爾·德維爾教授難掩興奮。

這項(xiàng)技術(shù)的突破為器官和組織移植帶來了新的希望，未來患者可能將無需長時間等待或者服用藥物來防止排異反應(yīng)�！睹咳战�(jīng)濟(jì)新聞》記者（以下簡稱NBD）獨(dú)家對話塔爾·德維爾教授的科研團(tuán)隊(duì)，揭秘全球首例3D打印心臟背后不可人知的故事。

15萬美元打印機(jī) 6人團(tuán)隊(duì)

NBD：使用3D技術(shù)打印完整心臟的想法是怎么萌生的呢？
塔爾·德維爾教授實(shí)驗(yàn)室：我們的實(shí)驗(yàn)室專門研究心臟組織工程，在我們的研究中，更為“常規(guī)”的研究對象是可放置在引起心肌梗塞（心臟病發(fā)作）的病變部位的細(xì)胞化“貼片”。在獲得足夠的3D打印知識后，我們認(rèn)為利用這項(xiàng)技術(shù)能夠構(gòu)建像心臟這樣的細(xì)胞復(fù)雜器官，它會包含主要的血管以及該器官的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，這可能會印證復(fù)雜器官工程化的概念。

NBD：您的研究團(tuán)隊(duì)現(xiàn)在一共有多少人？都是特拉維夫大學(xué)的教職員工嗎？
塔爾·德維爾教授實(shí)驗(yàn)室：我們實(shí)驗(yàn)室一共有15個人，其中有6個人參與3D心臟打印這一項(xiàng)目，而所有的實(shí)驗(yàn)室成員都是特拉維夫大學(xué)的雇員和學(xué)生。說起我們的日常工作，平均每天泡在實(shí)驗(yàn)室的工作時間有11個小時，回家之后我們也常需要處理工作，包括研讀最新的文獻(xiàn)，設(shè)計實(shí)驗(yàn)，以及回復(fù)郵件等。


NBD：您的團(tuán)隊(duì)是全球第一個打印出充滿細(xì)胞、血管、心腔的完整心臟，能成為全球第一，您認(rèn)為團(tuán)隊(duì)最大的優(yōu)勢在于什么地方？
塔爾·德維爾教授實(shí)驗(yàn)室：我想這是因?yàn)槲覀兊膱F(tuán)隊(duì)是由一群年輕、有活力的且來自不同領(lǐng)域的研究者組成的。我們既有生物學(xué)家，又有生物醫(yī)學(xué)工程師以及計算機(jī)科學(xué)家，我們一直在尋找能夠?qū)⑦@些不同的專業(yè)知識結(jié)合且互補(bǔ)的科學(xué)發(fā)展。

NBD：這項(xiàng)研究目前投入的資金數(shù)額達(dá)到多少？這些資金的主要來源是？
塔爾·德維爾教授實(shí)驗(yàn)室：我們研究所需的硬件、材料以及人工成本都是很高的，我們的3D生物打印機(jī)及其所需的其他設(shè)備的總成本約是15萬美元，但人力成本其實(shí)要高得多。當(dāng)然，正是研究者的腦力才推動研究向前發(fā)展。我們的資金來源包括歐洲研究委員會、以色列科技部、以色列科學(xué)基金會，我們還從以色列和其他國家的慈善家那里獲得捐助。


NBD：操作這臺3D心臟打印機(jī)需要什么專業(yè)技術(shù)嗎？
塔爾·德維爾教授實(shí)驗(yàn)室：實(shí)際上，打印的過程本身并不復(fù)雜，具備一定基礎(chǔ)再經(jīng)過短期的培訓(xùn)，任何一個工作人員都能操作。但準(zhǔn)備打印材料的工作就復(fù)雜多了，它需要經(jīng)驗(yàn)豐富的外科醫(yī)生進(jìn)行提取，并在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行專業(yè)的測試和處理。此外，打印完成后，還應(yīng)由組織工程領(lǐng)域的專家進(jìn)行大量的實(shí)驗(yàn)室工作來使打印出的組織成熟（即像人體組織那樣工作）。

技術(shù)將不局限于打印心臟


NBD：目前打印出的完整心臟只是兔子心臟的大小，在發(fā)布會上您提到過“打印和人體心臟一樣大小的心臟需要的技術(shù)是一樣的”。那么，為何此次打印出的心臟會遠(yuǎn)小于人體的心臟？

塔爾·德維爾教授實(shí)驗(yàn)室：由于這項(xiàng)研究是一個概念驗(yàn)證，因此我們選擇構(gòu)建小型模型，這是因?yàn)樗鼈冃枰�相對少量的�?xì)胞，并且只需獲得和加工較少的生物材料。此外，打印全尺寸人類心臟的時間會更長。打印物最終的尺寸也會受到硬件（3D生物打印機(jī)）的限制。

NBD：您提到過現(xiàn)在打印的心臟無法像正常心臟一樣跳動，在后續(xù)的研究中你們將會培養(yǎng)它的泵血功能。您認(rèn)為要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，需要突破的最大難點(diǎn)是？這大概需要多長時間以及多少資金？
塔爾·德維爾教授實(shí)驗(yàn)室：我們現(xiàn)在需要克服的最大挑戰(zhàn)來源于組織和器官的長期培育及成熟，就我們的案例而言，即心臟能夠同步收縮并泵血，讓它像真正的心臟一樣工作。

在控制條件下，我們正在實(shí)驗(yàn)室的專用生物反應(yīng)器中研究這一問題�，F(xiàn)在遇到的瓶頸是要具備這種培育，以及“教會”不斷進(jìn)化的組織如何同步收縮的能力。如果我們得到了積極的結(jié)果，我們將在動物模型上進(jìn)行移植實(shí)驗(yàn)。但是現(xiàn)在，我們無法預(yù)測這將花費(fèi)的成本和時間，它取決于現(xiàn)在正在進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。


NBD：這項(xiàng)技術(shù)對于病人的細(xì)胞有任何特定的要求嗎？
塔爾·德維爾教授實(shí)驗(yàn)室：程序本身是通用的，對于細(xì)胞沒有特殊要求。但是，我們需要注意，這項(xiàng)研究還處于起步階段，仍需要大量的研發(fā)投入，它離任何的臨床應(yīng)用還很遙遠(yuǎn)。

NBD：如果3D打印心臟的技術(shù)未來能夠成功運(yùn)用，這項(xiàng)技術(shù)能應(yīng)用于打印其他人體器官嗎？
塔爾·德維爾教授實(shí)驗(yàn)室：如上所述，打印心臟的程序和概念是通用的。它不限于心臟組織或心臟。理論上講，我們能夠想到的其他組織和器官包括腎，肝和肺。正如我們多次強(qiáng)調(diào)的，這需要耐心，因?yàn)槿匀挥泻芏喙ぷ餍枰�去做，所有事情都�?yīng)該通過實(shí)踐檢驗(yàn)。