【醫療科技】缺腎臟,3D 印表機印一顆出來如何?

作者 | 發布日期 2013 年 03 月 13 日 | 分類 3D列印 , 生物科技
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記得網路流傳的種種偷割腎的流言嗎?雖然其中許多是無稽之談,但是這些流言流竄,某方面也反應了器官的缺乏程度,如果器官可以量身訂做,就不會再有這些流言,但要做器官,談何容易?啥,用印表機印就可以?

前陣子TED就有演講在講這個東西,這可不是在說笑,而是很嚴肅的話題,那麼實際上真的可行?還是有哪些地方值得探討呢?




現代人類文明病多,腎臟等器官更換需求大

在美國,有超過 9 萬人正等待著腎臟移植,其中每年有 4,500 人可能會等不到腎臟而死,而在洗腎大國台灣,有 7,000 位腎臟病患登記等待腎臟移植,但其實所有洗腎病人都可由腎臟移植來脫離洗腎,改善生活品質,也減少健保支出,而台灣有多少洗腎病人?高達6、7萬人。但是台灣一年只有約 200 多顆腎臟可供移植。

除了腎臟以外,其他需要膀胱、換心、換肝、換肺,或是需要一段血管、一片骨頭,或是傷口需要皮膚組織移植的病人,也一樣迫切需求器官,有時可以犧牲自己身上不重要的地方,有時或許能有親友活體捐贈,但許多情況下,都只能等待有人不幸發生意外,成為捐贈者。

把自己生活的希望建立別人的死亡之上,感覺不是很好,而且即使等到器官,還要配對成功,移植後更要吃一輩子的抗排斥藥。終極的解決辦法,還是用自己的細胞,培養出組織與器官來,這樣既不用等待,也沒有排斥的問題了。

可行的方案探討

維克森林大學的安東尼‧阿塔拉(Anthony Atala)醫師,認為這一個攸關生死的困難問題,可以用 3D 印表機解決。他在 2011 年時就曾經在 TED 上發表他的研究,2012 年時又在 TED 上探討了 3D 印表機。

要人造器官,最直接的辦法是用支架,構造比較簡單的器官或組織,譬如說膀胱,可以用這種方式「製造」:先做一個塑膠模型,然後在其上培養膀胱細胞,等細胞長到完全覆蓋模型,拿下來就是個人造膀胱了。阿塔拉醫師在 10 年前曾經用這樣子培養的人工膀胱移植在一個年輕的脊柱裂患者路克‧馬賽拉(Luke Masella)身上,目前為止似乎還堪用。

不過阿塔拉醫師認為 3D 列印才是未來的趨勢,例如可以利用列印技術來修補傷口,首先,以掃瞄器掃瞄病人的傷口,然後用 3D 印表機,以細胞為「墨水」,按照組織成份「列印」在傷口上,在正確的深度與位置放上正確的細胞,如此一來就能重建傷口組織。

目前技術只能印腎臟出來,但沒有實際功能

阿塔拉醫師還認為這樣的技術可以直接列印出完整的器官,就跟一般的 3D 列印一樣,先用電腦斷層掃瞄來掃瞄真的器官,之後轉換為 3D 模板,把細胞一層層的列印上去,就做成了器官。阿塔拉醫師的團隊已經成功列印出骨頭,目前他把 3D 列印技術的發展目標放在腎臟上,一方面腎臟需求大,一方面腎臟的組織構造上比較簡單,它其實就是無數篩子功能的腎元──微血管球包在鮑氏囊之中而成──所組成。

列印一顆腎臟只要 7 小時,這樣做出來的器官聽起來似乎有點「豆腐渣」,真的能用嗎? 目前列印出來的腎臟是沒功能的,這技術的確離實用還有好幾年的距離。

人類已經真正完成人造組織的成功例子

當阿塔拉醫師正努力製造腎臟時,耶魯大學的羅拉‧尼可拉森(Laura Niklason)醫師,則已經成功的製造了人造肺組織,並移植到老鼠的身上,這是 2010 年的事,而 2011 年,耶魯醫學系的小兒外科醫師克里斯多夫‧布爾(Christopher Breur)成功的移植一條人造血管到一個 4 歲小女孩身上。

人工血管也是以支架培養,先用可分解物質做一個篩網狀的管子支架,讓細胞附著在上頭,等支架分解,細胞長好,就能拿來當移植用血管。以往若冠狀動脈阻塞引起心肌梗塞,手術時往往要截取較不重要的血管來替換阻塞的動脈,有了人工培養的血管,就不用這樣犧牲了。

詳細的資料可以參考這裡: Copy, Paste, Print…Kidney?

2012 年,斯德哥爾摩有位病人,成功的移植從自體骨髓幹細胞培養出來的氣管,聽起來自體細胞培養器官的技術已經越來越進步了,不過這些例子中的器官,還是要花上好幾個禮拜培養,心臟病發了才來培養血管可來不及。

所以,或許我們還是可以把一些希望放在阿塔拉的3D列印技術,期待他未來能夠真正成功與發揮功用,按照現有技術估計,這還要十幾年才有可能。 

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藍 弋丰

藍 弋丰

台灣大學醫學系畢業,從事翻譯、圖文創作,關心歷史、財經、科技與生醫產業,於PTT擔任架空歷史板板主,著有《海角七號電影小說》、歷史小說《明騎西行記》,歷史著作《橡皮推翻了滿清》更榮獲第37屆金鼎獎非圖書類「最佳非文學圖書獎」。
藍 弋丰

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