人體器官3D打印時(shí)代或在十年內(nèi)到來(lái)

來(lái)源：參考消息

美國(guó)有線電視新聞網(wǎng)網(wǎng)站6月10日刊登題為《我們何時(shí)能3D打印器官？誰(shuí)能買(mǎi)得起？》的報(bào)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(xì)胞打印腎臟，而不必尋找與之匹配的捐獻(xiàn)器官并擔(dān)憂(yōu)被患者的身體排斥，情況會(huì)怎樣？哈佛大學(xué)維斯生物工程研究所的珍妮弗·劉易斯教授說(shuō)，借助生物3D打印技術(shù)，這一愿望最快可能在十年內(nèi)實(shí)現(xiàn)。研究稱(chēng)，器官生物打印是利用3D打印技術(shù)，以逐層方式組裝多種細(xì)胞類(lèi)型、生長(zhǎng)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(lái)自：ETH Zürich   3D打印心臟

劉易斯說(shuō)，這種再生醫(yī)學(xué)處于研發(fā)階段，其背后的驅(qū)動(dòng)力是“人類(lèi)實(shí)實(shí)在在的需求”。

絕望的等待
美國(guó)衛(wèi)生資源和服務(wù)局稱(chēng)，截至6月10日，美國(guó)的全國(guó)器官移植等待名單上有10.6萬(wàn)名成年人和兒童。然而，由活體捐獻(xiàn)者提供的器官平均每年僅有約6000個(gè)，同時(shí)，每年約有8000名死者捐獻(xiàn)器官，一名死者平均提供3.5個(gè)器官。

美國(guó)韋克福雷斯特大學(xué)再生醫(yī)學(xué)學(xué)院的安東尼·阿塔拉博士說(shuō)，盡管活體捐獻(xiàn)者是選擇之一，但“給不需要手術(shù)的人做手術(shù)”風(fēng)險(xiǎn)很大。他說(shuō)：“親屬捐獻(xiàn)通常不是首選方式，因?yàn)檫@樣做是將器官?gòu)娜蘸罂赡苄枰�它的人身體里取走�！�

衛(wèi)生資源和服務(wù)局稱(chēng)，每天有17人在對(duì)移植器官的等待中死去。2021年，移植名單上超過(guò)90%的人需要腎臟。劉易斯說(shuō)：“全世界約有100萬(wàn)人需要腎臟。他們到了腎功能衰竭終末期，必須進(jìn)行透析。透析給身體的負(fù)擔(dān)很大，每過(guò)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(dòng)力真的很大�！�
聯(lián)合治療公司首席執(zhí)行官兼董事長(zhǎng)馬蒂娜·羅思布拉特說(shuō)：“我們正在利用技術(shù)來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題�！�

神奇的墨水
開(kāi)啟生物打印器官這一過(guò)程，醫(yī)生通常從患者自身的細(xì)胞開(kāi)始。阿塔拉說(shuō)，他們對(duì)一個(gè)器官進(jìn)行小針活檢，或進(jìn)行微創(chuàng)手術(shù)，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(diǎn)組織，我們能夠把細(xì)胞拆出來(lái)，并繼續(xù)體外培育�！彼�說(shuō)。

劉易斯說(shuō)，培育在無(wú)菌培養(yǎng)器或生物反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行，這是一種加壓不銹鋼容器，可幫助細(xì)胞獲得足夠養(yǎng)分。醫(yī)生每24小時(shí)給它們喂一次養(yǎng)分（培養(yǎng)基），因?yàn)榧?xì)胞有其自身的新陳代謝。細(xì)胞類(lèi)型不同，所需養(yǎng)分也各不相同。

△圖片來(lái)自：ETH Zürich   3D打印心臟

阿塔拉說(shuō)：“然后，我們將它與凝膠混合，凝膠就像一種膠水。你體內(nèi)的每個(gè)器官都由細(xì)胞以及將其粘在一起的膠水構(gòu)成。”

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

阿塔拉表示，除細(xì)胞以外，這種膠水的其他成分都可在實(shí)驗(yàn)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(shuō)，通常使用的生物材料必須是無(wú)毒、可生物降解和生物兼容的，以避免產(chǎn)生不利的免疫反應(yīng)。膠原蛋白和明膠是生物打印組織或器官時(shí)最常用的兩種生物材料。

見(jiàn)證奇跡的時(shí)刻
然后醫(yī)生將每種生物墨水——墨水種類(lèi)取決于他們想打印幾種細(xì)胞類(lèi)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(lái)”。阿塔拉說(shuō)，可以把患者的X射線或掃描圖像數(shù)據(jù)輸入打印機(jī)，從而打印出具有個(gè)性化特征的組織。“彩色打印機(jī)有幾個(gè)不同顏色的墨盒，（最終）會(huì)調(diào)配出你想要的顏色�！鄙�物打印也一樣；只不過(guò)用的是細(xì)胞而不是傳統(tǒng)的墨水。
劉易斯說(shuō)，打印過(guò)程所需時(shí)間長(zhǎng)短取決于幾個(gè)因素，包括要打印的器官或組織類(lèi)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(gè)小時(shí)。阿塔拉說(shuō)，從活檢到植入的整個(gè)過(guò)程，大約需要4到6周。

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

她還說(shuō)：“就像從捐獻(xiàn)者那里摘取器官時(shí)一樣，你必須立即將器官置于生物反應(yīng)器中并開(kāi)始灌注，否則細(xì)胞會(huì)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(guò)血管或其他渠道使之循環(huán)。

劉易斯表示，取決于器官的復(fù)雜程度，有時(shí)需要在生物反應(yīng)器中讓組織進(jìn)一步成熟，或促進(jìn)相應(yīng)部位的連接。她說(shuō)：“要讓這個(gè)打印出來(lái)的器官像天然器官一樣在體內(nèi)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，需要解決一些‘管道疏通’問(wèn)題和挑戰(zhàn)。這些問(wèn)題尚未完全解決�！�

生物打印出來(lái)的器官植入患者體內(nèi)后，會(huì)隨時(shí)間自然退化——沒(méi)關(guān)系，這符合我們的預(yù)期。

阿塔拉說(shuō)：“那么，接下來(lái)組織會(huì)怎樣？它會(huì)散架嗎？不會(huì)。這些膠水會(huì)溶解，細(xì)胞會(huì)感覺(jué)到‘橋’在倒塌；細(xì)胞會(huì)感覺(jué)到自己的根基不再牢靠。于是，細(xì)胞會(huì)在你體內(nèi)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(tái)

用得起的價(jià)格
在估計(jì)向人體植入功能正常的生物打印器官要多少年才能實(shí)現(xiàn)時(shí)，阿塔拉和劉易斯是保守的。劉易斯說(shuō)：“我認(rèn)為這會(huì)是十年后的事，盡管我們已經(jīng)取得上述重大進(jìn)展�！�

阿塔拉認(rèn)為：“在制造和監(jiān)管方面，影響因素太多了。當(dāng)然是首先確保這些技術(shù)對(duì)患者來(lái)說(shuō)是安全的�！睙o(wú)論生物打印器官何時(shí)能成為現(xiàn)實(shí)，患者及其家人能否用得起都不應(yīng)該成為問(wèn)題。

阿塔拉說(shuō)，它們的成本“肯定是可以承受的”�！芭c器官衰竭相關(guān)的費(fèi)用非常高，僅僅讓一名患者接受透析每年就需要25萬(wàn)美元。因此，制造一種可以植入患者體內(nèi)的器官要便宜得多。”

美國(guó)腎病學(xué)會(huì)公布的數(shù)據(jù)顯示，2020年腎臟移植費(fèi)用平均為44.25萬(wàn)美元——而3D打印機(jī)的零售價(jià)從數(shù)千美元至10萬(wàn)美元不等，取決于其復(fù)雜程度。不過(guò)劉易斯說(shuō)，盡管可以獲得低價(jià)打印機(jī)，但生物打印的昂貴之處包括為患者維護(hù)細(xì)胞庫(kù)、培養(yǎng)細(xì)胞和安全處理生物材料。

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