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3D列印心臟黑科技刷屏:乾細胞開啟器官製造新時代

最近,乾細胞又有一項「黑科技」刷了屏:

以色列的一個科研團隊,將由脂肪細胞誘導而來的乾細胞製成「生物墨水」,再結合3D列印技術,製成了一顆人造心臟!

雖然這個人造心臟比真實的人類心臟小100倍,只是一個微縮原型,但這卻是人類「首次成功設計並列印出一個具有細胞、血管、心室和心房的心臟」。

3D技術+醫療=變革與奇蹟

在一般的印象中,3D列印更多用於製造業,通過3D印表機短時間內輕鬆複製出複雜的外型,被稱為將帶來製造業革命的技術:

當然,3D列印也早就被醫療界青眼有加:3D列印在牙科的應用更是早已經風靡全球,在牙科工業造成了革命性的影響。應用最廣泛的可能是骨科,現在已經有很多前沿的醫院能夠做到通過3D列印模擬各種骨結構進行移植,在各種複雜骨組織結構的醫療應用上也十分具有前景。

比如2014年,荷蘭一家醫院便3D列印出頭蓋骨進行移植,挽救了一位22歲的少女;2015年,我國國內也有醫生為一名有嚴重頸椎病的患者量身製作了3D列印的椎間融合器,進而一次完成連續兩個節段頸椎前路手術,成功治療了一位險些高位截癱的老人。

以上的3D列印材料可能更接近結構的模擬,那麼,如果我們再進一步,結合3D列印技術+活的乾細胞呢?如果我們除了模仿結構,還能複製出生命力呢?

就目前的研究發展軌跡來看,3D列印+乾細胞的組合,可以堪稱是「器官印表機」了。

3D技術+乾細胞=器官印表機

乾細胞是什麼?在這篇文章中,Dr.博更願意將乾細胞形容為「人體細胞印表機」、「人體組織印表機」或者是「人體器官印表機」。乾細胞可以分化成人體的各種細胞,組成人體的各種組織、器官……在生物3D列印技術中,它被作為「生物墨汁」,通過一系列技術引導,在生物支架上生長出成我們需要的組織器官。

腦洞大開的科學家們,利用3D列印技術,通過乾細胞製成的「生物墨水」,來構架具有生命力的「人體生物結構」,這成為乾細胞科技發展的一個令人心馳神往的重要應用方向——3D列印器官。

當我們擁有「器官印表機」以後,會發生什麼?

試想用你自己的細胞定製出各種你自己的器官的複製體,那麼這些器官可能用於藥物試驗,看看哪些藥物或治療方式組合針對我們自己最為有效;這些器官也可能直接用於器官移植,人們將不必再苦苦等待器官捐獻,身上的器官如「老舊零件」一般可以被更換…

這一切並不是天方夜談,這次的3D列印心臟就是一個佐證:我們離利用乾細胞技術實現3D列印器官已經並沒有那麼遙遠了。

世界各地,包括中國在內,關於器官與組織的3D列印研究也在不斷地突破與進展之中:

2016年,四川華西醫院將乾細胞列印的3D血管成功植入了恆河猴的體內,這個新聞曾轟動一時。科研人員將間充質乾細胞製成3D列印墨汁,構建出具有生物活性的人工血管,並置換了恆河猴體內的一段腹部主動脈——這可能會是全球十多億心血管疾病患者的福音。

2017年,韓國的科研人員用3D列印技術製造出骨細胞支架,並在支架上種植乾細胞,讓乾細胞最終形成骨髓。

2018年,愛丁堡大學的科學家結合乾細胞技術與3D列印技術,成功培育出了人源3D肝臟組織。

2018年,英國的研究人員成功利用人體乾細胞、膠原蛋白和海藻酸首次3D列印出角膜。給眼部疾病患者帶來光明的希望。

2018年6月,廣州醫科大學附屬第三醫院開啟再生醫學與3D列印技術轉化研究中心在骨修復方向的專門探索,有望利用病人自體乾細胞進行分化,形成完全由病人自體細胞和可降解材料組成的各種組織或器官。

展望

結合乾細胞的3D列印技術是醫療技術革新的熱門領域,兩項技術的結合可能會產生1+1>2的效應,更將可能是人類諸多頑疾得以攻克的突破點,是組織器官臨床與重建的新思路。生物3D列印技術將極大地解決全球面臨的移植用組織及器官短缺的問題。通過整個行業的努力,目前已經卓有成效,雖然還有很長的路要走,但我們有理由相信組織器官的列印必定能夠實現。

同時,乾細胞技術多領域、多管道的飛速發展也給我們以提示:細胞資源無論對於大到國家還是小到家庭、個人,都將是越來越重要的醫療資源與健康資源。如何利用細胞資源將成為每個國家、機構、家庭、個體思考與重視的重大命題。

參考文獻:

1.3D列印對牙科領域的影響——模式的轉變與未來的可能性

2.3D列印技術在口腔種植領域的應用及對牙科工業發展的革命性影響 中國醫療器械信息 2015年第8期

3.3D列印血管在動物體內試驗成功 CCTV13 2016

4.乾細胞+3D列印新材料:讓缺損骨骼組織重新「長」好-廣州日報

5.3D列印乾細胞技術用於組織重建的現狀與思考 Organ Transplantation 2017年7月 第8卷


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