人體器官3D打印時代或在十年內到來

來源：參考消息

美國有線電視新聞網網站6月10日刊登題為《我們何時能3D打印器官？誰能買得起？》的報道，作者為克里斯滕·羅杰斯。全文摘編如下：

如果醫(yī)生能利用患者的細胞打印腎臟，而不必尋找與之匹配的捐獻器官并擔憂被患者的身體排斥，情況會怎樣？哈佛大學維斯生物工程研究所的珍妮弗·劉易斯教授說，借助生物3D打印技術，這一愿望最快可能在十年內實現(xiàn)。研究稱，器官生物打印是利用3D打印技術，以逐層方式組裝多種細胞類型、生長因子和生物材料，以制造出完美模仿天然器官的人造器官。

△圖片來自：ETH Zürich   3D打印心臟

劉易斯說，這種再生醫(yī)學處于研發(fā)階段，其背后的驅動力是“人類實實在在的需求”。

絕望的等待
美國衛(wèi)生資源和服務局稱，截至6月10日，美國的全國器官移植等待名單上有10.6萬名成年人和兒童。然而，由活體捐獻者提供的器官平均每年僅有約6000個，同時，每年約有8000名死者捐獻器官，一名死者平均提供3.5個器官。

美國韋克福雷斯特大學再生醫(yī)學學院的安東尼·阿塔拉博士說，盡管活體捐獻者是選擇之一，但“給不需要手術的人做手術”風險很大。他說：“親屬捐獻通常不是首選方式，因為這樣做是將器官從日后可能需要它的人身體里取走�！�

衛(wèi)生資源和服務局稱，每天有17人在對移植器官的等待中死去。2021年，移植名單上超過90%的人需要腎臟。劉易斯說：“全世界約有100萬人需要腎臟。他們到了腎功能衰竭終末期，必須進行透析。透析給身體的負擔很大，每過一年，患者的死亡幾率都顯著增加。因此，解決器官3D打印這一重大挑戰(zhàn)的動力真的很大�！�
聯(lián)合治療公司首席執(zhí)行官兼董事長馬蒂娜·羅思布拉特說：“我們正在利用技術來解決這個問題�！�

神奇的墨水
開啟生物打印器官這一過程，醫(yī)生通常從患者自身的細胞開始。阿塔拉說，他們對一個器官進行小針活檢，或進行微創(chuàng)手術，取出一小塊組織，“大小不到一枚郵票的一半”�！袄�用取下的這點組織，我們能夠把細胞拆出來，并繼續(xù)體外培育�！彼�說。

劉易斯說，培育在無菌培養(yǎng)器或生物反應器內進行，這是一種加壓不銹鋼容器，可幫助細胞獲得足夠養(yǎng)分。醫(yī)生每24小時給它們喂一次養(yǎng)分（培養(yǎng)基），因為細胞有其自身的新陳代謝。細胞類型不同，所需養(yǎng)分也各不相同。

△圖片來自：ETH Zürich   3D打印心臟

阿塔拉說：“然后，我們將它與凝膠混合，凝膠就像一種膠水。你體內的每個器官都由細胞以及將其粘在一起的膠水構成�！�

劉易斯說，膠水是阿塔拉對生物墨水的昵稱，生物墨水是一種可打印混合物，其成分包括活細胞、被稱為水凝膠的富水分子、培養(yǎng)基和幫助細胞繼續(xù)增殖和分化的生長因子。水凝膠模擬的是人體的細胞外基質——它含有蛋白質、膠原蛋白和透明質酸等物質。

阿塔拉表示，除細胞以外，這種膠水的其他成分都可在實驗室制造，而且它“將具有與你試圖替換的組織同樣的特性”。

劉易斯說，通常使用的生物材料必須是無毒、可生物降解和生物兼容的，以避免產生不利的免疫反應。膠原蛋白和明膠是生物打印組織或器官時最常用的兩種生物材料。

見證奇跡的時刻
然后醫(yī)生將每種生物墨水——墨水種類取決于他們想打印幾種細胞類型——裝入打印盒，“用打印頭和噴嘴擠出生物墨水，逐層將材料堆積起來”。阿塔拉說，可以把患者的X射線或掃描圖像數(shù)據(jù)輸入打印機，從而打印出具有個性化特征的組織�！安噬�打印機有幾個不同顏色的墨盒，（最終）會調配出你想要的顏色�！鄙�物打印也一樣；只不過用的是細胞而不是傳統(tǒng)的墨水。
劉易斯說，打印過程所需時間長短取決于幾個因素，包括要打印的器官或組織類型、分辨率的高低以及所需打印頭的數(shù)量。但通常持續(xù)幾個小時。阿塔拉說，從活檢到植入的整個過程，大約需要4到6周。

劉易斯說，終極挑戰(zhàn)是“讓器官發(fā)揮應有功能”，做到這一點等于得到“圣杯”。

她還說：“就像從捐獻者那里摘取器官時一樣，你必須立即將器官置于生物反應器中并開始灌注，否則細胞會死亡�！惫嘧⒕褪墙o器官提供液體（通常是血液或血液替代品），通過血管或其他渠道使之循環(huán)。

劉易斯表示，取決于器官的復雜程度，有時需要在生物反應器中讓組織進一步成熟，或促進相應部位的連接。她說：“要讓這個打印出來的器官像天然器官一樣在體內正常運轉，需要解決一些‘管道疏通’問題和挑戰(zhàn)。這些問題尚未完全解決。”

生物打印出來的器官植入患者體內后，會隨時間自然退化——沒關系，這符合我們的預期。

阿塔拉說：“那么，接下來組織會怎樣？它會散架嗎？不會。這些膠水會溶解，細胞會感覺到‘橋’在倒塌；細胞會感覺到自己的根基不再牢靠。于是，細胞會在你體內造出屬于自己的橋、造出屬于自己的膠水�！�

△BIOLIFE4D的3D生物打印平臺

用得起的價格
在估計向人體植入功能正常的生物打印器官要多少年才能實現(xiàn)時，阿塔拉和劉易斯是保守的。劉易斯說：“我認為這會是十年后的事，盡管我們已經取得上述重大進展�！�

阿塔拉認為：“在制造和監(jiān)管方面，影響因素太多了。當然是首先確保這些技術對患者來說是安全的�！睙o論生物打印器官何時能成為現(xiàn)實，患者及其家人能否用得起都不應該成為問題。

阿塔拉說，它們的成本“肯定是可以承受的”。“與器官衰竭相關的費用非常高，僅僅讓一名患者接受透析每年就需要25萬美元。因此，制造一種可以植入患者體內的器官要便宜得多。”

美國腎病學會公布的數(shù)據(jù)顯示，2020年腎臟移植費用平均為44.25萬美元——而3D打印機的零售價從數(shù)千美元至10萬美元不等，取決于其復雜程度。不過劉易斯說，盡管可以獲得低價打印機，但生物打印的昂貴之處包括為患者維護細胞庫、培養(yǎng)細胞和安全處理生物材料。

劉易斯說，目前器官移植的主要成本包括“從捐獻者體內獲取器官，運輸成本，然后是移植手術，以及所有的護理和監(jiān)控。其中一些成本仍將存在，即使器官是3D打印的”。