血管都能打印了，器官還會遠嗎

滕繼濮

如果我們的受損器官能夠被修復，人類將進一步走近健康長壽的目標，還能杜絕目前的器官移植交易問題。

一只6歲大的恒河猴被手術單覆蓋，安靜地躺在手術臺上。圍繞它，幾位身穿手術服的科研人員忙碌著。兩個小時后，它成為了一只擁有3D打印血管的猴子。

日前，四川藍光英諾的科研團隊成功將3D生物打印血管植入恒河猴體內，實現血管再生。

血管是如何“打印”出來的？這項技術的核心理念是什么？國際上都有哪些相關進展？血管是3D生物打印中的關鍵一環，這次突破后，器官打印還會遠嗎？

長成完整的血管

一段內徑4毫米、長度2厘米的“血管”，使用前會被盛放在保溫箱內。這段白色“血管”的性狀，看起來與普通人工血管無異?？蒲腥藛T就是用它置換了恒河猴的一段腹主動脈。

“血流頻譜非常一致。”來到華西醫院再生醫學研究中心，高級技師孫效容正給一只植入3D打印血管70天的恒河猴做超聲檢測。這樣的檢測，每兩周做一次。孫效容和同事會檢測猴子血管中是否出現血栓，以及植入的血管與其自身血管的相融情況。孫效容指著CT造影三維重建圖像上的圓環狀圖案說：“內膜已經分層，意味著打印細胞已經長成了一個完整的血管的形態?！?/p>

截至2016年12月1日，該團隊已在30只恒河猴體內進行3D生物打印血管體內植入實驗，實驗動物術后存活率為100%；植入血管功能的觀察從植入后1天開始到最長104天，各項生理指標均未發現異常。

調動自主再生能力

此次突破的一個關鍵詞，是“內皮化”。這么說不僅僅是因為該項目的名稱為“3D生物打印促進人工血管內皮化”。

內皮化指自身血管內膜的最表層細胞，向人工血管的管腔表面生長，形成一層內皮細胞的膜狀組織。自體血管與人工血管的主要區別是有無內皮細胞襯里，適度血管內皮化有利于血液流動的動力學改變。因此，使人工血管內皮化極其重要。

“千人計劃”專家、四川藍光英諾生物科技股份有限公司首席科學家康裕建教授告訴記者，他們先從恒河猴身體中取出約5克脂肪，提取出脂肪間充質干細胞制備成“生物墨汁”，再用帶有兩個噴頭的3D生物血管打印設備，打出具有生物活性的人工血管。“生物墨汁”由“生物磚”組成，“生物磚”是一種精準的具有仿生功能的干細胞培養體系。

“5天之內，內皮層就會出現，同時平滑肌層也會出現。28天，所有這些組織分化都能完成，我們移植進去的組織基本和正常的組織沒有區別。”康裕建說。

這一技術的核心理念是在不對干細胞加以修飾的前提下保持干細胞干性，通過調動體內自主再生能力，實現機體自主調節組織再生和功能恢復。這是目前在干細胞研究與應用過程中對干細胞進行人為誘導、分化等方向認知的根本性重大挑戰。

打印器官意義非凡

美國田納西大學分子資源中心執行理事唐納德·托馬森教授對此成果評價：“世界各地都在發展生物材料3D打印，這個項目的成果是我見過最成熟的。”他預計，通過臨床試驗，技術有望在5到10年內大規模使用。

那么這項技術的用武之地在何處？

藍光英諾表示，3D生物血管打印未來主要應用于心血管疾病領域。目前全球約有17億人受到心腦血管疾病困擾。其傳統療法是人造血管植入與支架搭建手術，但過去的人造血管不是生物材料，無法產生內皮細胞，其進入生物體后容易發生堵塞、凝血等問題。而解決了內皮化問題的生物血管，則能夠生成血管內皮細胞，保證血液流動暢通。

那說好的器官打印呢？

自從3D生物打印技術甫一出場，我們就憧憬著3D生物打印技術與醫療技術深度結合，未來將逐步發展至成熟人工組織器官體外制造技術。但其難度不可謂不大，我們先看看在過去的一年里，世界范圍內，3D生物打印技術的進展。

2016年2月英國《自然·生物技術》報告顯示，研究人員已經利用新開發的3D生物打印系統打印出人造耳朵、骨頭和肌肉組織；同期，美國韋克福雷斯特大學研究團隊開發出“組織和器官集成打印系統”，可將含有活性人體或動物細胞的水基凝膠與可生物降解的聚合材料結合作為打印材料，有助于人造器官形成穩定結構，并能在人造器官中打印出許多類似血管的微小通道，通過這些通道獲取氧氣和營養物質；10月，新加坡研究人員發明一種3D打印支架，該支架能夠生長出骨頭，并可以用于患者牙齒被拔掉之后放置牙科植入物，研究人員表示，3年內正式推出3D打印支架。

我們發現，包括之前見諸報道的生物打印成果，多是骨骼、骨架或者模型等應用，而非成熟的器官，其背后原因是研究人員還未很好解決生物活性的問題。

據分析，除了細胞技術、生物材料和制造平臺的難點，要實現器官可打印，血管系統亦尤其重要。大部分人體組織和器官都有血管系統，有足夠供血才能保持生物活性。如無相應血管系統，即使能制造出器官替代品，也難以長時間存活。有業內人士認為，3D生物打印出有血管系統的組織器官，并且能融合于人體整個血液循環系統是能否實現這個行業的最終目標的最大挑戰。

此次實驗的成功，證明人工血管內皮化問題可以通過3D生物打印的方式解決，因此對再生醫學未來臨床應用具有重要意義。中國工程院院士戴尅戎的評價更讓人充滿期待：“主要價值不是打出一根血管，而是通過打出一根血管，解決了怎么供應血管細胞和各種活性物質的手段。這種手段將來打印血管有用、打印肝臟有用，打印腎臟也有用?！?/p>

3D打印人造器官這種以活細胞為原料打印活體組織的技術，通過在體外或體內直接打印活體器官組織，替換失去功能的器官或組織，一定程度上可以解決移植供體不足等問題。如果我們的受損器官能夠被修復，人類將進一步走近健康長壽的目標，還能杜絕目前的器官移植交易問題。

至少，3D生物打印器官成熟之后，蘋果再出新iPhone，賣腎不再是買手機的好辦法了。