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3D 打印心脏问世,器官移植在未来可能会变得稀松平常

夏志坚2019-04-17 06:51:54

“病人将不必再等待移植或者服用抗排异药物。所需的器官将会被打印出来,而且是为每位病人量身定制。”

以色列科学家通过 3D 打印技术利用一位病人的细胞首次打印出了一个结构完整的心脏,而在此之前,科学家只能利用 3D 打印技术制造没有血管的简单组织。这项被视作医学领域“重要突破”的技术有望在未来帮助治疗心血管疾病,相关的研究结果发表在了 4 月 15 日出版的《科学进展》Advanced Science)上。

打印心脏的过程大致如下:

研究人员首先将腹腔器官周围的网膜组织上的细胞从与其相连的细胞外基质上剥离下来;接着,这些剥离下来的细胞会经过重新编码变成拥有分化为心脏细胞能力的多能干细胞,而细胞外基质则会被加工成水凝胶,用作打印所需的“生物墨水”(bioink);当多能干细胞和水凝胶这两样原材料准备好之后,便可以开始打印带有血管的心脏块(heart patches),然后在这些心脏块上就会建构起整个心脏。

“这是第一次有人成功地制造并打印一个充满细胞、血管、心室和心房的完整心脏,”这项研究的主要参与者、以色列特拉维夫大学分子细胞生物学和生物技术学院的教授 Tal Dvir 说

不过这个心脏的体积远小于人类的心脏。“在现在这个阶段,我们的 3D 心脏很小,只有兔子心脏大小。不过更大的人类心脏需要的技术是一样的。”Dvir 说。

由于在治疗心血管疾病上巨大的应用前景,尤其是在器官移植方面,这项新技术被视作一次医学领域的“重要突破”

在现有的医疗技术条件下,对于心脏病晚期患者来说,心脏移植是唯一的治疗手段。但是由于供体稀缺,许多心脏病患者无法得到及时的治疗,而 Dvir 的研究团队开发的这项心脏 3D 打印技术,为需要进行心脏移植的患者带来了新的希望。

而且由于打印的心脏是由病人自身的细胞制成,因此由排异反应而导致器官移植失败的可能性也被大大降低。

“病人将不必再等待移植或者服用抗排异药物。所需的器官将会被打印出来,而且是为每位病人量身定制。”特拉维夫大学在一份声明中说道

不过,这项研究成果距离能够打印出真正用于移植手术的心脏还有相当长的路要走。现在打印心脏还无法像真正的心脏那样工作,接下来研究人员将会试验让打印心脏像真正的心脏那样跳动起来。“心脏细胞需要形成泵血能力;它们现在能够收缩,但是我们需要它们一同工作。”Dvir 解释说。

如果研究成功的话,他们计划先在动物身上进行移植实验,然后再进行真正的人体临床实验。

“或许,十年之内,在全世界最好的医院里就会出现器官打印机,而器官打印也将变得稀松平常。”Dvir 说。


题图来自:Photo by Rob Wingate on Unsplash,有裁剪

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