史丹佛大學將生物列印人類心臟植入活豬體內
器官移植可以挽救生命,但卻有等待時間長、排斥幾率高等問題。史丹佛大學的科學家在按需製造新器官的道路上邁出了重要的一步,他們已經獲得了一份合約和實驗資金,用於3D列印人類心臟並將其植入活豬體內。
史丹佛大學科學家獲得資金和合同,用乾細胞3D列印出人類心臟,並將其植入活豬體內安德魯-布羅德黑德
當病人的器官開始衰竭時,通常唯一的選擇就是移植。雖然移植可以挽救生命,但這並不是一個簡單的答案–捐贈器官供不應求,這意味著許多病人在等待名單上死去。即使找到了匹配的器官,接受者的免疫系統也會將器官細胞視為外來物並對其進行攻擊,從而導致排斥反應。免疫抑制劑可以防止這種情況發生,但這會使患者容易患上其他疾病。
理想的解決方案是從患者身上提取幹細胞,並用它們3D列印出一個全新的器官。這不僅可以在任何需要的時候進行,而且因為它們是由接受者自己的細胞製成的,器官排斥將成為過去。近年來,實現這一設想所需的技術一直在穩步發展,包括將血管列印到這些組織中的能力。
現在,我們已經朝著這可能的未來邁出了重要一步。史丹佛大學的一個科學家團隊獲得了美國高級衛生研究計劃局(ARPA-H)價值2630萬美元的聯邦合同,目標是生物打印功能性人類心臟並將其植入活豬體內,以測試這種程序的可行性。
該計畫的首席研究員馬克-斯凱勒-斯科特(Mark Skylar-Scott)說:”這確實是一項登月級別的努力,但生物打印一個完整而復雜的人體器官的原材料現在已經準備就緒,可以大干一場了。有了脈管系統,就有能力製造可以植入並存活的大塊厚組織。器官生物製造時代由此開啟。”
研究小組計劃利用一個自動化的生物反應器庫,培育出製造人類心臟所需的所有細胞類型,包括心室和心房心肌細胞(負責心臟跳動時的收縮)、產生電信號並充當天然起搏器的結節細胞、形成浦肯野纖維的細胞(傳導這些電訊號)、平滑肌細胞、被稱為巨噬細胞的免疫細胞、血管內皮細胞。然後,這些細胞混合液可送入生物印表機,作為”墨水”三維列印出功能齊全的人類心臟。
研究小組表示,這些生物反應器將能夠生產數十億個不同的細胞,足以每兩週列印出一個心臟。這些心臟將在實驗室中經過重重考驗,對其進行改進,為最終在活豬身上進行測試做好準備,希望它們能讓動物活下來。
斯凱勒-斯科特說:”我們將利用這些數量龐大的細胞進行練習、練習、再練習,學習心臟的所有設計規則,並在整個心臟範圍內優化存活率和功能,以便最終植入豬體內。”
雖然研究團隊希望在未來五年內可以進行豬實驗,但最終的人體試驗可能還要等很多年。但是,這些試驗是利用自身細胞生物印製新器官道路上必要的概念驗證研究。