从组织到器官 3D生物打印新突破

最近，以色列特维拉夫大学的科研人员使用人体组织制造出了世界上第一颗3D打印心脏，给需要通过“换心”来延续生命的晚期心衰患者带来了新希望。

自上世纪60年代前后的首例肾脏和心脏移植手术相继成功以来，器官移植的临床技术日臻完善，手术成功率也在不断提高。然而在很多国家，器官等待者和捐献者的数量相差很大。即便有幸等到合适的器官并成功移植，术后的排异反应也仍然会对患者生命构成威胁。多年来，实现器官的完全“复制”，成了医学界的梦想。

2010年，全球首台生物打印机使用培养的人体细胞制造出首例血管，使得3D打印人体器官成为可能。2013年，一位心脏病专家完成了第一颗3D打印“心脏”，不仅外观与患者心脏高度吻合，还能够怦怦跳动。不过，这个用塑料制成的“心脏”，仅可用于研究手术方案。确切地说，它只是一个“心脏模型”。

最新打印出来的这颗3D心脏不仅有细胞、心室和心房，还有着纵横交错的血管。本次打印所用的“墨水”，源于患者体内提取的脂肪组织。其中，分离出的细胞在经过编辑之后成为诱导多能干细胞，之后又分化出构成心脏主体的心肌细胞和构成血管的内皮细胞。分离出的非细胞成分则被转化为了“个性化凝胶”，它如同盖房子的“水泥”，能够固定细胞的位置，并起到细胞外基质的作用，促进这些“小砖头”发育生长，建立连接，最终重组为功能器官。由于打印“原料”来自患者自身，因此不用担心排异反应的发生。

不过，这颗3D心脏目前仅具备收缩功能，研究人员还需通过进一步的培养，“教”会心脏细胞协同工作以实现泵血功能，之后再进行动物移植实验。距离真正应用于人类心脏移植，还需要做更多的工作。除了心肌细胞和血管之外，心脏还包括成纤维细胞、神经细胞、脂肪等，如何调和不同种类细胞的生长环境尚有待研究。此外，由于心脏扫描技术和打印机的分辨率有限，目前还不能打印出心脏中的所有血管。

器官移植不仅包括心脏，还包括肝脏、肾脏等。此次研究人员在器官打印方面尝试着“啃了块最硬的骨头”。

从术前分析所用的医学模型到植入人体的钛合金骨骼，从简单的组织再到功能复杂的器官，科研人员在生物打印领域不断实现新突破，也给患者带去了新希望。(尚凯元)

关键词： 3D生物打印