T&R Biofab3D打印心臟病新療法獲專利授權(quán)，預(yù)計(jì)利潤回報(bào)豐厚

2022年7月19日，南極熊獲悉，韓國3D生物打印專家T&RBiofab為一種創(chuàng)建人體組織的方法申請(qǐng)了專利，這種方法有望開發(fā)出一種無需讓病人進(jìn)行開腔手術(shù)的心臟病治療新模式。

科學(xué)家們利用T&R Biofab的工藝，已經(jīng)證明有可能創(chuàng)造出100微米的心臟球狀體，能夠在移植后使受損組織再生。雖然這項(xiàng)技術(shù)目前仍處于臨床前階段，但該公司在日本的專利批準(zhǔn)可能具有重要意義，因?yàn)閾?jù)說在日本國內(nèi)唯一一家擁有類似產(chǎn)品的開發(fā)商已經(jīng)以6億美元的價(jià)格將其授權(quán)出去。

△成像顯示8周后球狀體樣本中發(fā)生的心臟纖維化。圖片來自T&R Biofab。

再生心臟療法

根據(jù)CDC發(fā)布的心臟病統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，心臟疾病是導(dǎo)致美國大多數(shù)公民死亡的主要原因。因此，強(qiáng)大的心臟療法的發(fā)展對(duì)許多美國人來說是一個(gè)生死攸關(guān)的問題。然而，盡管圍繞著這個(gè)問題擁有很大的緊迫性，但T&R Biofab公司負(fù)責(zé)心臟新療法研究背后的科學(xué)家卻表示目前的治療方法是依舊是不現(xiàn)實(shí)的。

由于傳統(tǒng)移植類手術(shù)或者心臟植入泵的方法存在很多限制和弊端，所以科學(xué)家們已經(jīng)將基于細(xì)胞的再生治療方法確定為一種新的替代方案。

一般來說，這種方法涉及使用人類多能干細(xì)胞衍生的心肌細(xì)胞（使心臟收縮的細(xì)胞）來開發(fā)可移植的組織，去年Matricelf等公司在創(chuàng)建3D生物打印的神經(jīng)植入物方面采取了類似的做法。

在心臟3D生物打印研究領(lǐng)域，科學(xué)家們也在不斷取得新的進(jìn)展。據(jù)悉，哈佛大學(xué)的一個(gè)團(tuán)隊(duì)最近發(fā)現(xiàn)他們能夠生產(chǎn)出功能性的多層心臟組織。然而，正如T&R Biofab研究人員在他們開發(fā)球狀體心臟論文中指出的那樣，干細(xì)胞的異質(zhì)性仍然是一個(gè)問題，這使得它們極難長期儲(chǔ)存和使用。

T&R Biofab領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)在論文中表示："心臟手術(shù)目前主要的問題，包括人類多能干細(xì)胞的異質(zhì)性，可能會(huì)引起致瘤性和心律失常，并影響它們的長期儲(chǔ)存，導(dǎo)致它們?cè)谥踩牖疾⌒呐K后的存活率、保留率和體內(nèi)移植率低。這些問題必須在追求臨床應(yīng)用之前得到解決"。

△科學(xué)家們創(chuàng)造細(xì)胞聚合體的方法。圖片來自T&R Biofab。

提高心臟組織的生存能力

科學(xué)家研究的早期突破之一是他們發(fā)現(xiàn)分化群71（CD71）表面蛋白是創(chuàng)建由同質(zhì)干細(xì)胞成形組織的關(guān)鍵。雖然CD71在人體內(nèi)一般用于輸送鐵，但研究人員發(fā)現(xiàn)它在心臟中也發(fā)揮著重要作用。當(dāng)它被添加到組織中時(shí)，可以促進(jìn)微纖維細(xì)胞的生長。

在想出提高細(xì)胞存活率的方法后，研究團(tuán)隊(duì)隨后轉(zhuǎn)向開發(fā)一種在儲(chǔ)存期間能夠更好地保存組織的方法，這可能是其未來臨床使用的關(guān)鍵。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，該團(tuán)隊(duì)提出了心臟球狀體的想法，基體是由人體多能干細(xì)胞組成，當(dāng)它們聚合在一起時(shí)，能夠存活更長的時(shí)間。

作為測試這些結(jié)構(gòu)的長期生存能力的一種手段，科學(xué)家們后來創(chuàng)建了原型，然后用液氮將其冷凍。6個(gè)月后解凍時(shí)，發(fā)現(xiàn)每個(gè)球狀體的大小都是一致的，而且80%的組織細(xì)胞仍然是有活力的。在較短的7天試驗(yàn)中，樣品也明顯比單細(xì)胞或較大的聚合體集群存活時(shí)間長。

研究團(tuán)隊(duì)在最后階段證明了其整體方法的有效性，隨后他們通過將球狀體植入心臟驟停的老鼠體內(nèi)，對(duì)其進(jìn)行測試。結(jié)果發(fā)現(xiàn)那些接受新型心臟組織治療的老鼠比接受普通干細(xì)胞治療的老鼠表現(xiàn)出更高水平的心臟功能。

科學(xué)家們?cè)谒麄兊恼撐闹锌偨Y(jié)說："本研究中描述的方法對(duì)于在臨床環(huán)境中生產(chǎn)現(xiàn)成的人體多能干細(xì)胞是簡單而有效的。本研究中建立的微心臟球狀體可以被保存和儲(chǔ)存；它們?cè)谌毖鯒l件下和體內(nèi)表現(xiàn)出卓越的生存能力。然而，盡管我們得到了幾個(gè)有意義的結(jié)果，但在未來的更復(fù)雜植入方法得研究中，如27G NOGA導(dǎo)管系統(tǒng)和對(duì)大型動(dòng)物的適用性，被認(rèn)為是本研究的局限性。"

△T&RBiofab此前已成功將肝臟組織植入動(dòng)物試驗(yàn)對(duì)象體內(nèi)。照片來自T&R Biofab。

盡管可行的3D生物打印軟組織移植離現(xiàn)實(shí)仍有一段距離，但這項(xiàng)技術(shù)在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中在不斷取得進(jìn)展。T&R Biofab發(fā)現(xiàn)，在去年進(jìn)行3D生物打印肝臟組織動(dòng)物試驗(yàn)項(xiàng)目中，他們的科學(xué)家復(fù)制了人類肝臟的 "小葉"。

最近，加州大學(xué)伯克利分校的研究人員也發(fā)現(xiàn)了一種通過冷凍來確保3D生物打印結(jié)構(gòu)的活力的方法。該團(tuán)隊(duì)的 "3D冷凍打印 "新方法允許細(xì)胞逐層交聯(lián)，從而產(chǎn)生具有再生醫(yī)學(xué)研發(fā)潛力的自支撐結(jié)構(gòu)。

關(guān)于T&R Biofab的微心臟球狀體技術(shù)背后的研究在題為 "冷凍保存的三維微心臟球狀體在心肌梗塞治療中的效果和應(yīng)用/Effectand application of cryopreserved three-dimensional microcardiac spheroids inmyocardial infarction therapy"的論文中作了詳細(xì)介紹。

這項(xiàng)研究是由Soon-Jung Park, Hyeok Kim, SunghunLee, Jongsoo Kim,Taek-Hee Jung, Seong Woo Choi, Bong-Woo Park, Sun-Woong Kang,David A. Elliott, Edouard G. Stanley , Andrew G. Elefanty, Kiwon Ban, Hun-JunPark and Sung-Hwan Moon共同撰寫。