人体器官打印机或将实现？量身定做的移植器官不再是梦

科学家们一直希望能够制造出可以移植到人类身上的心脏，最近的一个医学突破使这一目标更接近现实。

根据4月15日Advanced Science杂志上发表的一篇研究论文，以色列特拉维夫大学的一个研究小组展示了他们最新的研究成果，他们使用人体组织和血管，成功地做出3D打印出来的完整的心脏。

这颗心脏虽然长度只有2.5厘米，和兔子的心脏基本上一样大，但它拥有完整的细胞、血管、心室和心房。之前，科学家们也曾成功地打印过人体心脏，但使用的不是人体生物材料，而且精密度也不如这次的实验的结果，都只是没有血管的简单组织。

研究团队使用了一名心脏病患者的脂肪组织作为打印的生物原材料，3D打印机根据心脏的结构切片制作出了完整的心脏，打印全程仅用3小时。

这项研究的主要研究人员，特拉维夫大学分子微生物和生物技术学系的副教授塔勒·德维尔（Tal Dvir）介绍，“这颗心脏由人体细胞和患者特异性生物材料制成。这些材料由糖和蛋白质组成，可作为生物材料用于复杂组织模型的3D打印。”

在制作过程中，首先从患者身上取得脂肪组织活细胞，然后将其中的细胞分离出来，被重新编程为多能干细胞后，有效地分化成了心脏细胞或内皮细胞。再将胶原蛋白和糖蛋白等细胞外基质（ECM）加工成个性化的水凝胶，制成“生物墨水”，然后将分化的细胞与其混合，用于打印具有患者特异性、无排异性的带血管的心脏组成部分，最终获得完整的心脏。

但是，这颗心脏暂时还不能真正应用到人体之上，团队仍然有一些问题需要解决，比如打印出来的心脏可以收缩但不能泵出血液，所以他们决定计划先尝试在动物体内测试3D打印的心脏。另外，由于3D打印机精度的问题，研究团队目前还不能打印出心脏上的所有微血管。

虽然目前还存在这些问题，这项研究依然标志着这个领域的重大突破，因为这是第一次由真实人体组织制成的人造器官，将能解决器官移植的排斥反应等问题，为未来打印可用于移植的心脏提供了可能。

心脏病在美国是死亡的主要原因，终晚期心力衰竭患者唯一可用的治疗方法就是心脏移植。但是由于心脏捐献者的严重短缺，迫切需要开发新的方法来再生患病的心脏。

接受器官移植的患者常常需要接受免疫抑制剂的治疗，这可能危及患者的健康，但如果患者使用自身生物组织作为“原材料”就能很好地解决这一问题，患者将不再需要一直等待或服用药物来防止排斥反应。而且，这项技术能将患者所需的器官打印出来，且能为病人量身定做。

特拉维夫大学使用的3D打印机

研究人员下步打算是先进行动物心脏移植实验，并最终完成人体心脏移植。“也许，在10年后，世界上最好的医院将会有人体器官打印机，能够常规的为患者打印器官进行移植手术。“德维尔教授说。

近年来，科学家们发现了3D打印技术的许多医学用途。多伦多大学的研究人员正在研究利用这种技术在伤口上打印皮肤；明尼苏达大学开发出一种透明的小鼠头骨，帮助研究人员更好地了解大脑活动。

参考资料：

Nadav Noor, Assaf Shapira, Reuven Edri, Idan Gal, Lior Wertheim, Tal Dvir. 3D Printing of Personalized Thick and Perfusable Cardiac Patches and Hearts. Advanced Science, 2019;