《衛(wèi)報》網(wǎng)站撰文指出，我們距離3D生物打印人體器官還有多遠呢?該技術(shù)能否解決移植器官短缺問題呢?科學(xué)家們正在努力利用3D打印機來制造替代性人體器官童丢。不過，雖然該技術(shù)的種種可能性令人興奮吆踏，但現(xiàn)在已經(jīng)有人擔(dān)心它會讓人類“扮演上帝的角色”择车。

 以下是文章主要內(nèi)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。當(dāng)時轩丁，他的父親阀严、哥德堡查爾姆斯理工大學(xué)化學(xué)與生物聚合物技術(shù)教授保羅(Paul)給家買來了一臺。它的價格在20萬美元左右仙商⊙獾剩“我的父親說，‘這東西能夠打印人類器官钞钙■伲’”加藤霍爾姆回憶道，如今他仍覺得驚詫不已芒炼√绷“我說术徊，‘胡說八道!’之后，它打印出了一個小小的軟骨鲸湃。它不是軟骨赠涮，但它看上去讓人覺得它可能就是軟骨。那一刻唤锉，我覺得世囊，‘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(dāng)時就在想，他想要在3D生物打印領(lǐng)域干出點什么來窿祥。他的口音也許有點怪異——他在瑞典和美國長大，他的父親在美國是一位客座教授——但他的目標(biāo)和雄心都是經(jīng)過深思熟慮的蝙寨。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晒衩，當(dāng)時他認(rèn)識到，如果這臺機器有潛力打印器官墙歪，就像他父親說的那樣囚缝，那它就有潛力徹底改變醫(yī)療行業(yè)。

用于救命用移植的器官在全球各地都非常短缺抄瀑。例如旧匈，在英國，現(xiàn)在要進行腎臟移植的話隆惊，通過國家醫(yī)療服務(wù)體系(NHS)闯智，你平均要等待944天之久。肝臟蹬寸、肺和其它的器官同樣供不應(yīng)求犹耻。移植組織的缺乏，據(jù)估計是美國的頭號死亡原因广柴。在美國春探，每年約有90萬死亡案例，或者三分之一的死亡案例才嘀，可通過器官或者工程化組織的移植避免或者延遲辑皿。可想而知跋炕，移植器官的需求極其之大赖晶。

 生物墨水

Cellink的兩位聯(lián)合創(chuàng)始人埃里克·加藤霍爾姆和赫克托·馬丁內(nèi)斯

加藤霍爾姆的父親介紹其正在攻讀組織工程學(xué)博士學(xué)位的學(xué)生赫克托·馬丁內(nèi)斯(HéctorMartínez)和也參與集體研討的另一位學(xué)生伊凡·圖爾尼爾(IvanTournier)給他認(rèn)識≡婀海“我們當(dāng)時在討論展開一些實驗嬉探。”現(xiàn)年27歲的加藤霍爾姆表示棉圈。

“于是我跟他們說涩堤，‘我們?yōu)槭裁床簧暇W(wǎng)購買我們所需要的打印墨水呢?’伊凡說眷蜓，‘沒有墨水，你買不到胎围∮跸担’我說，‘什么意思?’這是我聽到過的最愚蠢的話白魂。市面上有一大堆打印機汽纤，購買墨水就行了。他說福荸，‘不蕴坪，你沒懂我的意思，是買不到墨水疤草。你得自己制造础甜，你得混入某種東西『澹’然后我就說怨拍，‘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(xiàn)的時刻。盡管該技術(shù)是科幻小說中的東西蛆删，但其經(jīng)營理念類似于經(jīng)典的“剃刀與刀片”灰蒋。在該歷史悠久的模式中，你實際上就是將剃刀贈送出去捅悦，然后通過可調(diào)換式刀片反復(fù)賺錢萍捌。噴墨式打印機同樣如此：大家都知道，真正賺錢的地方是厘赤，墨水盒更換辱矮。

在生物打印領(lǐng)域，加藤霍爾姆和馬丁內(nèi)斯開發(fā)了全球首款標(biāo)準(zhǔn)化生物墨水(bioink)妻铲，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愿瘫，該材料部分提取自海藻。如果你有3D生物打印機吞杭，那該墨水就是你可以直接購買的現(xiàn)成產(chǎn)品盏浇。

Cellink的影響力可謂不同凡響，尤其是考慮到它才誕生不久芽狗。該公司已經(jīng)贏得了一系列創(chuàng)新和創(chuàng)業(yè)方面的獎項绢掰，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。成立僅僅10個月童擎，加藤霍爾姆便進入股票市場滴劲，在納斯達克FirstNorth市場掛牌上市。其IPO(首次公開招股)的超額認(rèn)購比例達到令人膛目結(jié)舌的1070%。

我在哥德堡會見加藤霍爾姆的時候班挖，他似乎還在思考該如何利用公司新獲得的資金鲁捏。Cellink的辦公室一片混亂：地上有塊鐵，釘上掛著西服外套萧芙，便于他出席臨時安排的客戶會議给梅。他和32歲的馬丁內(nèi)斯通常都一天工作16個小時∷荆“沙發(fā)躺上去非常舒服拯羽。”加藤霍爾姆笑道链愉。他的辦公室實際上沒有坐下來的地方谐创。Cellink的人員團隊擴張?zhí)炝耍犹倩魻柲泛婉R丁內(nèi)斯都要將他們的座椅讓給新員工障浅∈Τ浚“我們是將它們捐獻給科學(xué)≈悖”加藤霍爾姆苦笑著說。

但加藤霍爾姆非常清楚的一點是：現(xiàn)在就是生物打印的時代惩凉】醵“作為一位企業(yè)家，你總是得尋找藍海恒襟÷嘎悖”他說，“企業(yè)家們總是會問弯疾，‘哪里有新的領(lǐng)域讓你成為它的代名詞?你能夠占領(lǐng)它呢?’我想贾虽，生物墨水和生物打印就是那樣的新領(lǐng)域『鹩悖”

他一臉難以置信地?fù)u頭道蓬豁，“之前竟然沒有人做生物墨水!”

加藤霍爾姆樂于承認(rèn)的一點是，生物打印是一種超現(xiàn)實的概念菇肃，是一種會引發(fā)一些倫理擔(dān)憂的概念地粪。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)，然后讓打印機一點一點地將它打印成為成品琐谤。但不同于只能打印出珠寶蟆技、小雕像、汽車部件等無生命物體的普通3D打印機斗忌，生物打印機帶來了創(chuàng)造活的組織的可能性质礼。

一開始，這可能意味著打印皮膚或者軟骨织阳，這些屬于相對簡單的結(jié)構(gòu)眶蕉，在體外生長也比較簡單明了砰粹。然而，該技術(shù)的先驅(qū)們認(rèn)為妻坝，最終他們將能夠從頭打造復(fù)雜的器官奋肄，比如心臟和肝臟。這些器官到時候或許可以應(yīng)用于人類的移植折扮。

全球各地的研究

全球各地的科學(xué)家和商業(yè)公司都在涉足該類項目逃口。事實上，某種競賽已經(jīng)打響竭豺。圣地亞哥的Organovo自2007年便開始進入該領(lǐng)域编苛，也已經(jīng)在打印肝臟、腎臟和心臟肌肉上取得一定的成功裤魔。2015年娜摇，它宣布與化妝用品巨頭歐萊雅(L’Oréal)達成合作，計劃提供3D打印皮膚赖巴。他們的最終目標(biāo)是免去進行動物試驗的需要沿信。

歐萊雅正在投入大量的資源來發(fā)展生物打印項目。去年9月猩刁，該公司透露组漏，它的科學(xué)家也在與法國創(chuàng)業(yè)公司Poietis展開合作。這一次的目標(biāo)是新蟆，打造合成毛囊觅赊。該項目實際上極其復(fù)雜：每個毛囊有超過15種不同類型的細胞，涉及一個需要在試管里進行催化刺激的纖維生產(chǎn)的循環(huán)過程琼稻。

不少人都作過這方面的嘗試吮螺，最后都宣告失敗。但歐萊雅和Poietis相信他們正接近于攻克該項目帕翻。關(guān)鍵在于Poietis所開發(fā)的生物打印機：大多數(shù)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鸠补，每秒可滴出1萬滴，而且完全不會損害到細胞熊咽∧迹“它的運作方式實際上非常簡單，類似于噴墨打印横殴”灰颍”Poietis的CEO兼首席科學(xué)官法比安·吉列莫特(FabienGuillemot)在公布該合作的視頻中解釋道，“通過連續(xù)不斷地在一個表面上分層堆放細胞微滴衫仑，它能夠打印出3D結(jié)構(gòu)梨与，在這一用例中是打印生物組織。”

Poietis將它的創(chuàng)新技術(shù)稱作4D生物打印枚从∥然模“第四個維度是時間￠皇ǎ”吉列莫特說道很防。“由于我們的激光輔助生物打印技術(shù)基本上能夠一次打印一個細胞嫡靠，它使得我們可以引導(dǎo)細胞和它們所在的環(huán)境之間的交互志凿，直至它們形成我們想要的生物學(xué)功能≡悠”

中短期而言疏形，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，因為它現(xiàn)在能夠在一種可像人類皮膚那樣發(fā)生反應(yīng)的材料持續(xù)不斷地測試產(chǎn)品触咧。也許衩凤，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。但顯而易見的是坡牛，這類技術(shù)的影響力可能遠不局限于超市中的化妝品區(qū)域掸绞。

如果皮膚能夠在實驗室中打印出來，不難想到它將會被應(yīng)用于治療嚴(yán)重?zé)隣C傷的皮膚耕捞。目前集漾，皮膚移植手術(shù)是最常見的皮膚燒燙傷治療方式，但它會導(dǎo)致出血和感染砸脊，復(fù)原時間也通常很長。

與此同時纬霞，合成毛囊的開發(fā)似乎為可減少脫發(fā)的商用產(chǎn)品或者移植奠定基礎(chǔ)凌埂。“很顯然诗芜，我們的未來目標(biāo)是瞳抓，能夠利用試管中創(chuàng)造的毛囊系統(tǒng)測試創(chuàng)新性分子，”歐萊雅研究與創(chuàng)新部門的何塞·科托維奧(JoséCotovio)指出伏恐，“以及提升我們對于頭發(fā)衰老孩哑、脫發(fā)、頭發(fā)生長等現(xiàn)象背后的關(guān)鍵過程的理解翠桦『嵫眩”

倫理擔(dān)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≌“生物打印對于人類而言有著巨大的好處候铸。”加藤霍爾姆表示，“你會死亡是因為你的器官會變壞眨额。這就是你會死的原因苗泰。如果我們能夠開始更換體內(nèi)的器官，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(xiàn)實還差一點笋再。但差得并不是很遠：加藤霍爾姆認(rèn)為莲轮，生物打印皮膚可能還有5年就可以實現(xiàn)＄凸幔“10年內(nèi)既帜，我們將開始看到一些軟骨植入案例，不管是部分軟骨還是整個軟骨的植入践桂【堵叮”他說，“器官更換级汹，在我們的有生之年可以實現(xiàn)摹菠。”他笑著補充道：“在我們的有生之年可以實現(xiàn)骗爆〈伟保”

不可避免地，生物打印已經(jīng)引發(fā)了一些倫理擔(dān)憂摘投。它們包括：擔(dān)心人造皮膚和植入物的質(zhì)量和有效性煮寡，指責(zé)生物打印將會讓人類“扮演上帝的角色”。對于這些問題犀呼，最全面的調(diào)查也許是愛丁堡大學(xué)科技與創(chuàng)新研究系的團隊所進行的一項調(diào)查幸撕。

該由兩位博士尼基·韋爾默朗(NikiVermeulen)和吉爾·哈多(GillHaddow)領(lǐng)導(dǎo)的研究團隊對于像《科學(xué)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(dān)憂⊥獗郏“假如上帝存在坐儿，上帝能夠創(chuàng)造和影響生命，那現(xiàn)在就已經(jīng)有很多的技術(shù)讓人類能夠扮演上帝的角色宋光，比如遺傳學(xué)貌矿。”哈多說道罪佳，“生物打印技術(shù)讓人們可以做出一些小的器官組織來用于醫(yī)療應(yīng)用逛漫。”

成本問題

他們認(rèn)為锉择，3D生物打印技術(shù)需要克服的一個更大的障礙是成本問題土霞。人們?nèi)菀准耐谥圃烊嗽炱鞴俚哪芰鉀Q長長的器官移植等候者名單的問題，但那不大可能會發(fā)生聂闺『春В“這是一項極其昂貴的技術(shù)唆痪，要是它能實現(xiàn)，那也將只有少部分人能夠承擔(dān)費用闰收【持辏”韋爾默朗警告稱，“當(dāng)前存在的健康不平等和各地的醫(yī)療保健待遇差異淀税，可能也將會讓很多人用不到該項技術(shù)肌蝶。”

他們總結(jié)道狂篇，目前英國國家醫(yī)療服務(wù)體系毙琴、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(shù)延遲，“在生物打印時代也將會延續(xù)岗屏×纠牛”

“你可能會想，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)这刷，就能夠讓人們獲得像這樣的機器可帶來的治療婉烟。但事實上，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(chǔ)設(shè)施當(dāng)中暇屋∷圃”

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

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蓉厕，干凈勾疏，采用白色設(shè)計，配備藍色LED燈杉漓。但它真正吸引眼球的地方在于它的價格蛉渡。Cellink打造了三款3D生物打印機，售價從7600英鎊到2.99萬英鎊不等沐喘。加藤霍爾姆解釋道旧毯，他們之所以能夠節(jié)省制造成本肢构，部分因為他們使用劃算的3D打印機部件，而不是超昂貴的電動機導(dǎo)軌系統(tǒng)战钾。另外踪钞，這也與“剃刀與刀片”商業(yè)模式相契合：Cellink知道，擁有3D生物打印機的人越多辖嫁，它銷售的生物墨水就會越多泼司。

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。Cellink的客戶包括麻省理工學(xué)院暖眼、哈佛大學(xué)惕耕、英國倫敦大學(xué)學(xué)院等知名高校，與此同時诫肠，它也向業(yè)余愛好者提供該項新技術(shù)司澎。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，或者為了從生癌的腫瘤提取細胞栋豫，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(shù)令人興奮的地方挤安。

“因為我們的產(chǎn)品，很多的大型生物科技公司都覺得很不爽笼才∈埽”加藤霍爾姆說，“但老實說骡送，消費者才是驅(qū)動市場的人昂羡，消費者想要得到我們的產(chǎn)品。就我們而言摔踱，我不知道癌癥的治療辦法將會在哪里誕生虐先。我不知道它會誕生于印度、日本士怒、南美洲還是紐約徘涤，但我們想要給予每一個人研究治療辦法的機會【炻福”

打印人類心臟的挑戰(zhàn)

 我們?yōu)槭裁磿胍锎蛴⌒呐K呢?

除了幾何結(jié)構(gòu)以外想受，心臟是人體中復(fù)雜程度最低的器官之一。它不會像肝臟和腎臟那樣進行復(fù)雜的生物化學(xué)反應(yīng)屑墓，它的運作原理也已經(jīng)為科學(xué)家所理解谱累，不同于大腦等其它的器官∽嗾ǎ基于此谒电，心臟理論上可能是最容易進行生物打印的器官之一，因此很適合生物打印行業(yè)從它來著手芹菱。在歐洲冗呀，有3500人在等候進行心臟移植瘦涵，當(dāng)中不少人需要新的心臟已經(jīng)超過兩年時間。

 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钠锉。生物打印機會先被用于打印可生物降解的心臟支架結(jié)構(gòu)(相當(dāng)于細胞的骨架)雪隧，而不是像要打印塑料或者金屬的3D打印機那樣，一層層打印活細胞來形成3D結(jié)構(gòu)开伏。這種支架會模擬心臟的細胞外基質(zhì)膀跌，后者可為細胞提供結(jié)構(gòu)性支持，以及幫助引導(dǎo)它們到達它們應(yīng)該到達的地方固灵。接著捅伤，心臟細胞會被打印到支架中，在支架里面巫玻，它們會進行交互丛忆，并鏈接形成心臟的結(jié)構(gòu)。在細胞融合到心臟的整個結(jié)構(gòu)中以后仍秤，支架就可以拆解掉熄诡，留下可用于移植的全功能心臟。這種技術(shù)確實已經(jīng)存在诗力，盡管應(yīng)用范圍還比較小凰浮。有個支架曾被用于生物打印一小塊的工作心肌，它被證明能夠修復(fù)老鼠因心臟病發(fā)作而受損的心臟苇本。

 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渡铲。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。所有的血管都被證明難以通過生物打印技術(shù)制造出來号嵌，而制造直徑比最小細胞還小的毛細血管更是幾無可能楞澳。制造出可行的血管系統(tǒng)會是一項非常了不起的成就，美國宇航局(NASA)甚至要為首個能夠做到的研究團隊提供50萬美元的獎金捣雪。它發(fā)起的血管組織挑戰(zhàn)賽將會向可在試管中存活30天堡扳，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。

 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(yù)測各不相同延懂，有個團隊聲稱他們將能夠在6年內(nèi)生物打印出心臟侄脂。沒有人知道這些技術(shù)將會被認(rèn)證為可安全用于人類移植的確切時間。然而昵壁，鑒于當(dāng)前從事3D生物打印行業(yè)的研究科學(xué)家不在少數(shù)吵墅，加之這一到2021年規(guī)模預(yù)計將超過13億美元的行業(yè)已經(jīng)取得不少的進展，可以確定它離我們并不是很遙遠飒胜。(樂邦)

聲明：本網(wǎng)站所收集的部分公開資料來源于互聯(lián)網(wǎng)，轉(zhuǎn)載的目的在于傳遞更多信息及用于網(wǎng)絡(luò)分享屠伴，并不代表本站贊同其觀點和對其真實性負(fù)責(zé)射严，也不構(gòu)成任何其他建議禁灼。本站部分作品是由網(wǎng)友自主投稿和發(fā)布、編輯整理上傳轿曙，對此類作品本站僅提供交流平臺弄捕，不為其版權(quán)負(fù)責(zé)。如果您發(fā)現(xiàn)網(wǎng)站上所用視頻导帝、圖片守谓、文字如涉及作品版權(quán)問題，請第一時間告知您单，我們將根據(jù)您提供的證明材料確認(rèn)版權(quán)并按國家標(biāo)準(zhǔn)支付稿酬或立即刪除內(nèi)容斋荞，以保證您的權(quán)益！聯(lián)系電話：010-58612588 或 Email:editor@mmsonline.com.cn虐秦。