3D 列印界又迎來重大突破。4 月 15 日，特拉維夫大學研究人員使用患者自己的細胞和生物材料「列印」了世界第一個 3D 血管化心臟，並在《Advanced Science》發表研究成果。這也是第一次有人成功設計和「列印」充滿細胞、血管、心房、心室的完整心臟。
據世衛組織（WTO）數據，心血管疾病是全球造成死亡最多的病因，而心臟移植是目前末期心臟衰竭患者唯一可用的治療方法，但心臟捐獻者嚴重短缺。
這次的成果意味著心臟移植將能人工完成，心臟病患者未來也不會在死亡一天天臨近時，只能等著心臟捐獻的渺茫希望。
在這之前，再生醫學領域的科學家只能透過 3D 技術列印出沒有血管的簡單組織，以促進心臟更完全癒合。
▲ 明尼蘇達大學生物醫學工程副教授 Brenda Ogle（右）和博士生 Molly Kupfer，為老鼠加上列印出的心臟貼片。（Source：University of Minnesota）
而這次是人體細胞和患者特異性生物材料製成的完整心臟。
研究人員透過從志願患者身體取出一份脂肪樣本，然後將脂肪分離成細胞和非細胞材料，隨後細胞編輯為多功能幹細胞（具自我更新、自我複製能力的多潛能細胞，能分化成任何類型的體細胞），而非細胞材料（主要由膠原蛋白和糖蛋白組成）就製成水凝膠，相當於印刷的「墨水」。
（Source：Advanced Science）
與水凝膠混合後，細胞分化成心臟或內皮細胞（後者是排列血管內表面的細胞），隨後 3D 生物列印機就能逐層構建生物組織，產生與患者特異性免疫相容的心臟貼片，透過 CT 掃描技術勾勒心臟形狀、血管結構，最後「列印」出整顆心臟。
▲ 3D 列印心臟過程。
雖然目前列印的器官還只有兔子心臟大小，但擁有與人類心臟相同的腔室和血管，後續可利用相同過程創建真正的人類心臟。這次使用患者自己「原生」的生物材料，消除了植入物被免疫系統排斥的風險，也是研究成功至關重要和創新的地方。
主導研究的 Tal Dvir 教授表示：
過去人們已設法 3D 列印心臟結構，但不能用細胞或血管 3D 列印。我們的研究結果證明了未來設計個性化組織和器官方法的潛力。
所以，這也為未來的器官和組織移植鋪平了道路。
儘管 3D 列印被認為對設計整個器官方法很有前景，但仍有許多艱難的挑戰，主要在於器官的高細胞數、長期培養、生化生長，以及科研和商業化的價格高昂等方面。這顆「印刷心臟」也需要進一步研發，比如抽水能力、搏動泵血與身體的協作能力等。
研究人員正在實驗室繼續培養列印出的心臟，也計劃在動物模型移植 3D 列印的心臟，證明確實可行且能普及，並希望測試在 1~2 年完成。
病魔總是無法預料地現身一個又一個家庭，而人們在心臟病這種重大疾病面前更顯無力和脆弱。但此刻，未來醫院都有器官列印機的那天，或許離我們又更近了一些。
（本文由 愛范兒 授權轉載；首圖來源：達志影像）
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