最近,干細胞又有一項“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干細胞制成“生物墨水”,再結合3D打印技術,制成了一顆人造心臟!
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“首次成功設計并打印出一個具有細胞、血管、心室和心房的心臟”。
3D技術+醫療=變革與奇跡
在一般的印象中,3D打印更多用于制造業,通過3D打印機短時間內輕松復制出復雜的外型,被稱為將帶來制造業革命的技術:
當然,3D打印也早就被醫療界青眼有加:3D打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打印模擬各種骨結構進行移植,在各種復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打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制作了3D打印的椎間融合器,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打印材料可能更接近結構的模擬,那么,如果我們再進一步,結合3D打印技術+活的干細胞呢?如果我們除了模仿結構,還能復制出生命力呢?
就目前的研究發展軌跡來看,3D打印+干細胞的組合,可以堪稱是“器官打印機”了。
3D技術+干細胞=器官打印機
干細胞是什么?在這篇文章中,Dr.博更愿意將干細胞形容為“人體細胞打印機”、“人體組織打印機”或者是“人體器官打印機”。干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打印技術中,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打印技術,通過干細胞制成的“生物墨水”,來構架具有生命力的“人體生物結構”,這成為干細胞科技發展的一個令人心馳神往的重要應用方向——3D打印器官。
當我們擁有“器官打印機”以后,會發生什么?
試想用你自己的細胞定制出各種你自己的器官的復制體,那么這些器官可能用于藥物試驗,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于器官移植,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…
這一切并不是天方夜談,這次的3D打印心臟就是一個佐證:我們離利用干細胞技術實現3D打印器官已經并沒有那么遙遠了。
世界各地,包括中國在內,關于器官與組織的3D打印研究也在不斷地突破與進展之中:
2016年,四川華西醫院將干細胞打印的3D血管成功植入了恒河猴的體內,這個新聞曾轟動一時。科研人員將間充質干細胞制成3D打印墨汁,構建出具有生物活性的人工血管,并置換了恒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打印技術制造出骨細胞支架,并在支架上種植干細胞,讓干細胞最終形成骨髓。
2018年,愛丁堡大學的科學家結合干細胞技術與3D打印技術,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干細胞、膠原蛋白和海藻酸首次3D打印出角膜。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打印技術轉化研究中心在骨修復方向的專門探索,有望利用病人自體干細胞進行分化,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
結合干細胞的3D打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打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打印必定能夠實現。
同時,干細胞技術多領域、多管道的飛速發展也給我們以提示:細胞資源無論對于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。