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

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了專利，這種方法有望開發(fā)出一種無需讓病人進行開腔手術(shù)的心臟病治療新模式。

科學家們利用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可能具有重要意義，因為據(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)計數(shù)據(jù)顯示，心臟疾病是導致美國大多數(shù)公民死亡的主要原因。因此，強大的心臟療法的發(fā)展對許多美國人來說是一個生死攸關(guān)的問題。然而，盡管圍繞著這個問題擁有很大的緊迫性，但T&R Biofab公司負責心臟新療法研究背后的科學家卻表示目前的治療方法是依舊是不現(xiàn)實的。

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，所以科學家們已經(jīng)將基于細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胞衍生的心肌細胞（使心臟收縮的細胞）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，科學家們也在不斷取得新的進展。據(jù)悉，哈佛大學的一個團隊最近發(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，干細胞的異質(zhì)性仍然是一個問題，這使得它們極難長期儲存和使用。

T&R Biofab領(lǐng)導的研究團隊在論文中表示："心臟手術(shù)目前主要的問題，包括人類多能干細胞的異質(zhì)性，可能會引起致瘤性和心律失常，并影響它們的長期儲存，導致它們在植入患病心臟后的存活率、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"。

△科學家們創(chuàng)造細胞聚合體的方法。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。當它被添加到組織中時，可以促進微纖維細胞的生長。

在想出提高細胞存活率的方法后，研究團隊隨后轉(zhuǎn)向開發(fā)一種在儲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。為了實現(xiàn)這一目標，該團隊提出了心臟球狀體的想法，基體是由人體多能干細胞組成，當它們聚合在一起時，能夠存活更長的時間。

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

研究團隊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)，對其進行測試。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胞治療的老鼠表現(xiàn)出更高水平的心臟功能。

科學家們在他們的論文中總結(jié)說："本研究中描述的方法對于在臨床環(huán)境中生產(chǎn)現(xiàn)成的人體多能干細胞是簡單而有效的。本研究中建立的微心臟球狀體可以被保存和儲存；它們在缺氧條件下和體內(nèi)表現(xiàn)出卓越的生存能力。然而，盡管我們得到了幾個有意義的結(jié)果，但在未來的更復雜植入方法得研究中，如27G NOGA導管系統(tǒng)和對大型動物的適用性，被認為是本研究的局限性。"

△T&RBiofab此前已成功將肝臟組織植入動物試驗對象體內(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)實仍有一段距離，但這項技術(shù)在實驗室環(huán)境中在不斷取得進展。T&R Biofab發(fā)現(xiàn)，在去年進行3D生物打印肝臟組織動物試驗項目中，他們的科學家復制了人類肝臟的 "小葉"。

最近，加州大學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。該團隊的 "3D冷凍打印 "新方法允許細胞逐層交聯(lián)，從而產(chǎn)生具有再生醫(yī)學研發(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"的論文中作了詳細介紹。

這項研究是由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。