《衛(wèi)報》網站撰文指出钠台，我們距離3D生物打印人體器官還有多遠呢?該技術能否解決移植器官短缺問題呢?科學家們正在努力利用3D打印機來制造替代性人體器官。不過就壳，雖然該技術的種種可能性令人興奮搭为，但現在已經有人擔心它會讓人類“扮演上帝的角色”。

 以下是文章主要內容：

埃里克·加藤霍爾姆(ErikGatenholm)第一次看到3D生物打印機是在2015年年初涤伐。當時馒胆，他的父親、哥德堡查爾姆斯理工大學化學與生物聚合物技術教授保羅(Paul)給家買來了一臺废亭。它的價格在20萬美元左右国章。“我的父親說豆村，‘這東西能夠打印人類器官÷钌荆’”加藤霍爾姆回憶道掌动，如今他仍覺得驚詫不已∧担“我說粗恢，‘胡說八道!’之后柑晒，它打印出了一個小小的軟骨。它不是軟骨眷射，但它看上去讓人覺得它可能就是軟骨匙赞。那一刻，我覺得只逐，‘這簡直太酷了!’”

很早就擁有一臺普通的3D打印機的加藤霍爾姆當時就在想季距，他想要在3D生物打印領域干出點什么來。他的口音也許有點怪異——他在瑞典和美國長大荞亩，他的父親在美國是一位客座教授——但他的目標和雄心都是經過深思熟慮的蒿蛆。加藤霍爾姆在18歲那年創(chuàng)立了自己的第一家生物科技公司，當時他認識到驾腕，如果這臺機器有潛力打印器官毙纫，就像他父親說的那樣，那它就有潛力徹底改變醫(yī)療行業(yè)陷今。

用于救命用移植的器官在全球各地都非常短缺港排。例如，在英國吻毅，現在要進行腎臟移植的話筑背，通過國家醫(yī)療服務體系(NHS)，你平均要等待944天之久吟沮。肝臟遮乾、肺和其它的器官同樣供不應求。移植組織的缺乏刹勃，據估計是美國的頭號死亡原因堪侯。在美國，每年約有90萬死亡案例荔仁，或者三分之一的死亡案例伍宦，可通過器官或者工程化組織的移植避免或者延遲》α海可想而知次洼，移植器官的需求極其之大。

加藤霍爾姆的父親介紹其正在攻讀組織工程學博士學位的學生赫克托·馬丁內斯(HéctorMartínez)和也參與集體研討的另一位學生伊凡·圖爾尼爾(IvanTournier)給他認識遇骑÷艋伲“我們當時在討論展開一些實驗÷湮”現年27歲的加藤霍爾姆表示亥啦。

“于是我跟他們說，‘我們?yōu)槭裁床簧暇W購買我們所需要的打印墨水呢?’伊凡說练链，‘沒有墨水翔脱，你買不到奴拦。’我說匀铸，‘什么意思?’這是我聽到過的最愚蠢的話天库。市面上有一大堆打印機，購買墨水就行了讥认。他說都泥，‘不，你沒懂我的意思傲轮，是買不到墨水舆鸿。你得自己制造，你得混入某種東西百膳『卜ⅲ’然后我就說，‘那就自己制造墨水吧!’”

Cellink正是誕生于2016年1月的這個靈感突然閃現的時刻冀态。盡管該技術是科幻小說中的東西吮骑，但其經營理念類似于經典的“剃刀與刀片”。在該歷史悠久的模式中赋遇，你實際上就是將剃刀贈送出去循头，然后通過可調換式刀片反復賺錢。噴墨式打印機同樣如此：大家都知道炎疆，真正賺錢的地方是卡骂，墨水盒更換。

在生物打印領域形入，加藤霍爾姆和馬丁內斯開發(fā)了全球首款標準化生物墨水(bioink)全跨，并將其推出市場：它主要由一種名為納米纖維素藻酸鹽的材料制造而成，該材料部分提取自海藻亿遂。如果你有3D生物打印機浓若，那該墨水就是你可以直接購買的現成產品。

Cellink的影響力可謂不同凡響蛇数，尤其是考慮到它才誕生不久挪钓。該公司已經贏得了一系列創(chuàng)新和創(chuàng)業(yè)方面的獎項，還獲得瑞典版《龍穴之創(chuàng)業(yè)投資》(Dragons’Den)真人秀節(jié)目的資助耳舅。成立僅僅10個月碌上，加藤霍爾姆便進入股票市場，在納斯達克FirstNorth市場掛牌上市浦徊。其IPO(首次公開招股)的超額認購比例達到令人膛目結舌的1070%狠寒。

我在哥德堡會見加藤霍爾姆的時候，他似乎還在思考該如何利用公司新獲得的資金质脐。Cellink的辦公室一片混亂：地上有塊鐵伐狼，釘上掛著西服外套，便于他出席臨時安排的客戶會議嗜谎。他和32歲的馬丁內斯通常都一天工作16個小時岁十。“沙發(fā)躺上去非常舒服早知〉氩龋”加藤霍爾姆笑道。他的辦公室實際上沒有坐下來的地方南砰。Cellink的人員團隊擴張?zhí)炝饲每ィ犹倩魻柲泛婉R丁內斯都要將他們的座椅讓給新員工≌羌穑“我們是將它們捐獻給科學蝇降。”加藤霍爾姆苦笑著說它褪。

但加藤霍爾姆非常清楚的一點是：現在就是生物打印的時代饵骨。“作為一位企業(yè)家茫打，你總是得尋找藍海居触。”他說老赤，“企業(yè)家們總是會問轮洋，‘哪里有新的領域讓你成為它的代名詞?你能夠占領它呢?’我想，生物墨水和生物打印就是那樣的新領域抬旺”子瑁”

他一臉難以置信地搖頭道，“之前竟然沒有人做生物墨水!”

加藤霍爾姆樂于承認的一點是嚷狞，生物打印是一種超現實的概念块促，是一種會引發(fā)一些倫理擔憂的概念。它的運行原理跟常見的3D打印非常相似：你先利用計算機程序做出你想要制造的東西的虛擬形態(tài)床未，然后讓打印機一點一點地將它打印成為成品竭翠。但不同于只能打印出珠寶、小雕像薇搁、汽車部件等無生命物體的普通3D打印機祠劣，生物打印機帶來了創(chuàng)造活的組織的可能性。

一開始挺皆，這可能意味著打印皮膚或者軟骨耗萝，這些屬于相對簡單的結構，在體外生長也比較簡單明了。然而舆佩，該技術的先驅們認為介腻，最終他們將能夠從頭打造復雜的器官，比如心臟和肝臟泌榕。這些器官到時候或許可以應用于人類的移植酱滞。

全球各地的研究

全球各地的科學家和商業(yè)公司都在涉足該類項目。事實上气岁，某種競賽已經打響诲猴。圣地亞哥的Organovo自2007年便開始進入該領域，也已經在打印肝臟浦堪、腎臟和心臟肌肉上取得一定的成功慌回。2015年，它宣布與化妝用品巨頭歐萊雅(L’Oréal)達成合作鳖宾，計劃提供3D打印皮膚吼砂。他們的最終目標是免去進行動物試驗的需要。

歐萊雅正在投入大量的資源來發(fā)展生物打印項目攘滩。去年9月帅刊，該公司透露，它的科學家也在與法國創(chuàng)業(yè)公司Poietis展開合作漂问。這一次的目標是赖瞒，打造合成毛囊。該項目實際上極其復雜：每個毛囊有超過15種不同類型的細胞蚤假，涉及一個需要在試管里進行催化刺激的纖維生產的循環(huán)過程栏饮。

不少人都作過這方面的嘗試，最后都宣告失敗磷仰。但歐萊雅和Poietis相信他們正接近于攻克該項目袍嬉。關鍵在于Poietis所開發(fā)的生物打印機：大多數的機器通過噴嘴來擠壓出生物墨水;而他們的機器使用逐個存儲細胞的激光，每秒可滴出1萬滴灶平，而且完全不會損害到細胞伺通。“它的運作方式實際上非常簡單帆伯，類似于噴墨打印嫌隆。”Poietis的CEO兼首席科學官法比安·吉列莫特(FabienGuillemot)在公布該合作的視頻中解釋道代投，“通過連續(xù)不斷地在一個表面上分層堆放細胞微滴荷况，它能夠打印出3D結構，在這一用例中是打印生物組織灾您“鸶剩”

Poietis將它的創(chuàng)新技術稱作4D生物打印。“第四個維度是時間江伴⌒茫”吉列莫特說道⊥恚“由于我們的激光輔助生物打印技術基本上能夠一次打印一個細胞亩当，它使得我們可以引導細胞和它們所在的環(huán)境之間的交互，直至它們形成我們想要的生物學功能哟蝉。”

中短期而言茫舶，歐萊雅希望它的防曬霜和抗衰老精華液將會變得更加有效械巡，因為它現在能夠在一種可像人類皮膚那樣發(fā)生反應的材料持續(xù)不斷地測試產品。也許饶氏，將來使用它的洗發(fā)露以后你的頭發(fā)會變得更加光澤亮麗讥耗。但顯而易見的是，這類技術的影響力可能遠不局限于超市中的化妝品區(qū)域疹启。

如果皮膚能夠在實驗室中打印出來古程，不難想到它將會被應用于治療嚴重燒燙傷的皮膚。目前喊崖，皮膚移植手術是最常見的皮膚燒燙傷治療方式挣磨，但它會導致出血和感染，復原時間也通常很長荤懂。

與此同時茁裙，合成毛囊的開發(fā)似乎為可減少脫發(fā)的商用產品或者移植奠定基礎〗诜拢“很顯然晤锥，我們的未來目標是，能夠利用試管中創(chuàng)造的毛囊系統(tǒng)測試創(chuàng)新性分子罩泰，”歐萊雅研究與創(chuàng)新部門的何塞·科托維奧(JoséCotovio)指出鬼浮，“以及提升我們對于頭發(fā)衰老、脫發(fā)孝生、頭發(fā)生長等現象背后的關鍵過程的理解全头。”

倫理擔憂

這還只是冰山一角——其他的研究者正在探究如何制造人類器官檐鹤∽矢耍“生物打印對于人類而言有著巨大的好處「耘恚”加藤霍爾姆表示课陪，“你會死亡是因為你的器官會變壞。這就是你會死的原因。如果我們能夠開始更換體內的器官贱钩，那我們或許能夠延長我們的壽命……那太酷了!”

我們距離讓這些研發(fā)變成現實還差一點杆叛。但差得并不是很遠：加藤霍爾姆認為，生物打印皮膚可能還有5年就可以實現唉堪∧Ａ“10年內，我們將開始看到一些軟骨植入案例唠亚，不管是部分軟骨還是整個軟骨的植入链方。”他說灶搜，“器官更換祟蚀，在我們的有生之年可以實現「盥簦”他笑著補充道：“在我們的有生之年可以實現前酿。”

不可避免地鹏溯，生物打印已經引發(fā)了一些倫理擔憂罢维。它們包括：擔心人造皮膚和植入物的質量和有效性，指責生物打印將會讓人類“扮演上帝的角色”丙挽。對于這些問題肺孵，最全面的調查也許是愛丁堡大學科技與創(chuàng)新研究系的團隊所進行的一項調查。

該由兩位博士尼基·韋爾默朗(NikiVermeulen)和吉爾·哈多(GillHaddow)領導的研究團隊對于像《科學怪人》中生物打印出來的怪物這樣的恐怖科幻片幻想并不感到擔憂取试∈鹗希“假如上帝存在，上帝能夠創(chuàng)造和影響生命馁掺，那現在就已經有很多的技術讓人類能夠扮演上帝的角色晓够，比如遺傳學⊙氨遥”哈多說道擅锚，“生物打印技術讓人們可以做出一些小的器官組織來用于醫(yī)療應用∑克洌”

成本問題

他們認為赊真，3D生物打印技術需要克服的一個更大的障礙是成本問題。人們容易寄望于制造人造器官的能力將會解決長長的器官移植等候者名單的問題珍诡，但那不大可能會發(fā)生盒蚁。“這是一項極其昂貴的技術尼袁，要是它能實現陋晒，那也將只有少部分人能夠承擔費用咽蚣。”韋爾默朗警告稱萄窜，“當前存在的健康不平等和各地的醫(yī)療保健待遇差異铃剔，可能也將會讓很多人用不到該項技術〔榭蹋”

他們總結道键兜，目前英國國家醫(yī)療服務體系、美國醫(yī)療保健體系和其它地方需要器官移植的病患所面臨的問題和手術延遲穗泵，“在生物打印時代也將會延續(xù)普气。”

“你可能會想火欧，將相對便宜的生物打印機出口到醫(yī)療保健體系不完善的國家地區(qū)棋电，就能夠讓人們獲得像這樣的機器可帶來的治療。但事實上苇侵，這些打印機只能夠用于有能力利用它們的醫(yī)療保健基礎設施當中∑笮浚”

成本毫無疑問是3D生物打印發(fā)展初期的攔路虎榆浓。EnvisionTEC的3DBioplotter、RegenHU’的3DDiscovery等最好的機器定價都超過15萬英鎊其神，因此殴衡，它們通常只能在高校實驗室里看到。然而垄窃，Cellink也渴望改變一下這種局面蟀腌。雖然它是從提供生物墨水起家，但沒多久它也進入了硬件市場吐莲。加藤霍爾姆的辦公室里放著“Bob”抠偏，Bob是Cellink開發(fā)的Inkredible+3D生物打印機的昵稱，他常常將它帶到各種貿易展會展示陪瘟。

Inkredible+是一臺很有吸引力的機器：體積略小于酒店房間的小冰箱鞋剔，干凈，采用白色設計阐逗，配備藍色LED燈池躁。但它真正吸引眼球的地方在于它的價格。Cellink打造了三款3D生物打印機韵谋，售價從7600英鎊到2.99萬英鎊不等褒选。加藤霍爾姆解釋道，他們之所以能夠節(jié)省制造成本振诬，部分因為他們使用劃算的3D打印機部件蹭睡，而不是超昂貴的電動機導軌系統(tǒng)衍菱。另外，這也與“剃刀與刀片”商業(yè)模式相契合：Cellink知道棠笑，擁有3D生物打印機的人越多梦碗，它銷售的生物墨水就會越多。

加藤霍爾姆很自豪他的公司正在促使3D生物打印成本下降蓖救。Cellink的客戶包括麻省理工學院洪规、哈佛大學、英國倫敦大學學院等知名高校循捺，與此同時斩例，它也向業(yè)余愛好者提供該項新技術。加藤霍爾姆不知道這些人將會如何利用他們的機器和墨水——也許是為了打印組織來測試藥物从橘，或者為了從生癌的腫瘤提取細胞念赶，然后研究通過各種嘗試找到最佳的治療方案——但這也正是該新技術令人興奮的地方。

“因為我們的產品恰力，很多的大型生物科技公司都覺得很不爽叉谜。”加藤霍爾姆說镰饶，“但老實說缆乐，消費者才是驅動市場的人，消費者想要得到我們的產品烧骗。就我們而言禽糊，我不知道癌癥的治療辦法將會在哪里誕生。我不知道它會誕生于印度铜诽、日本阔萧、南美洲還是紐約，但我們想要給予每一個人研究治療辦法的機會懂棘∧邪穑”

打印人類心臟的挑戰(zhàn)

除了幾何結構以外，心臟是人體中復雜程度最低的器官之一甩卷。它不會像肝臟和腎臟那樣進行復雜的生物化學反應拔较，它的運作原理也已經為科學家所理解，不同于大腦等其它的器官劝薄〔叟希基于此，心臟理論上可能是最容易進行生物打印的器官之一胁编，因此很適合生物打印行業(yè)從它來著手厢钧。在歐洲，有3500人在等候進行心臟移植嬉橙，當中不少人需要新的心臟已經超過兩年時間早直。

 如何生物打印心臟?

最有希望的方法可能是生物打印的細胞支架寥假。生物打印機會先被用于打印可生物降解的心臟支架結構(相當于細胞的骨架)，而不是像要打印塑料或者金屬的3D打印機那樣霞扬，一層層打印活細胞來形成3D結構糕韧。這種支架會模擬心臟的細胞外基質，后者可為細胞提供結構性支持喻圃，以及幫助引導它們到達它們應該到達的地方萤彩。接著，心臟細胞會被打印到支架中斧拍，在支架里面雀扶，它們會進行交互，并鏈接形成心臟的結構肆汹。在細胞融合到心臟的整個結構中以后夏握，支架就可以拆解掉，留下可用于移植的全功能心臟衫半。這種技術確實已經存在骑琳，盡管應用范圍還比較小。有個支架曾被用于生物打印一小塊的工作心肌洋虫，它被證明能夠修復老鼠因心臟病發(fā)作而受損的心臟个懒。

 我們?yōu)槭裁催€無法生物打印出心臟來?

生物打印一小塊的肌肉和生物打印整個心臟完全是兩碼事。但為什么會這樣呢?打造完整的器官有一難題需要解決：血管疲籍。所有的血管都被證明難以通過生物打印技術制造出來，而制造直徑比最小細胞還小的毛細血管更是幾無可能幔瓮。制造出可行的血管系統(tǒng)會是一項非常了不起的成就谐浆，美國宇航局(NASA)甚至要為首個能夠做到的研究團隊提供50萬美元的獎金。它發(fā)起的血管組織挑戰(zhàn)賽將會向可在試管中存活30天谅练，帶有全功能血液系統(tǒng)的1厘米厚人體組織的制造者授予獎金姿记。

 我們距離生物打印人體器官還有多遠?

器官生物打印什么時候才會變得可行呢?業(yè)界的預測各不相同，有個團隊聲稱他們將能夠在6年內生物打印出心臟短户。沒有人知道這些技術將會被認證為可安全用于人類移植的確切時間齿矗。然而样刷，鑒于當前從事3D生物打印行業(yè)的研究科學家不在少數，加之這一到2021年規(guī)模預計將超過13億美元的行業(yè)已經取得不少的進展放航，可以確定它離我們并不是很遙遠。

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