備用器官工坊

盧卡·席奧爾蒂諾 李耀洋

可以確定的是，一個新的人類物種已經誕生，那就是：人造人。

| 打印器官 |

人工智能之于大腦，正如生物打印技術之于機體。前者重塑我們的智力，后者則創造器官和組織。單純從字面意義講，我們可以3D“打印”身體各部件：小至單個細胞，大到具有生物相容性的塑料器官。這一切正在全球多個實驗室里成為現實，比如意大利比薩大學的“恩里克·比亞喬”研究中心。喬萬尼·沃齊領導的人體組織工程小組既為藥品試驗構建器官模型，又為器官組織發展所需的生理環境設計生物反應器。

“人體組織是復雜的三維結構，從毫米級到納米級有不同的呈現。”沃齊說，“如果我們不斷放大骨頭成像，就會看到不同的構造：先是礦化基質，然后是由細胞和膠原蛋白等組成的有機結構。”

生物打印的目的是盡可能地在各個層級忠實地重構復雜的人體組織。“其過程基于3D數字模型，逐層打印，類似于計算機斷層成像或核磁共振成像。打印機的針頭含有‘生物墨水，也就是能支撐人體組織的水凝膠、生長因子、細胞及其他生物分子材料。”沃齊解釋道。將組織切片放入營養液中使其增殖，便生成了“生物墨水”中的細胞。

因此，人造肝臟可被視作肝細胞和其他細胞的重疊，以及在其中形成的血管。人造肝臟具有一定的代謝作用，可以為其他人體組織提供有用的生物分子，同時還要保證代謝過程中產生的廢料能讓腎臟等器官輕松排出。

在有些情況下，移植前的人造器官中并不會有充盈的細胞，也沒有生出血管。這些都是器官本身要做的。于是，沃齊團隊先模仿原器官構建3D結構，然后植入細胞，最后將這個“假”器官放入接近人體實際情況的生物反應器中進行“訓練”。

| 諸多用途 |

沒有血管的軟骨是最易實現生物打印的其中一個部分。“使用凝膠材料，移植后的人造軟骨也能輕易長出細胞。”沃齊說，“針對癌癥、骨折、牙齒及頜骨問題，3D打印技術可以使用高分子聚合物為主的無機成分，實現骨移植。”

生物打印技術的另一個突破是人造皮膚。它既能拯救嚴重燒傷的患者，又能幫助完成藥物和化妝品的試驗。對于嚴重燒傷的患者，表皮細胞可以在3D打印的結構上生長，繼而形成大片皮膚，以移植至燒傷處。其次，打印的皮層可以充當藥物和化妝品試驗的體外模型，以幫助評估這些產品的風險和益處。“同樣的方法也為皮包、皮鞋乃至食用肉的制作提供了新思路。我們只需從牛身上提取細胞樣本，然后3D打印。不必殺生，即可獲得肥瘦適宜的牛肉漢堡和優質的皮包。很快，美國公司Modern Meadow就會將這項技術商業化。”沃齊充滿期待地說。

人工視網膜和角膜的研究給盲人帶來了希望。視網膜的研究有些遲滯，因為單是構建傳導神經沖動的細胞就非常不容易。不過，對于圓錐角膜等眼疾，人工視網膜的發展卻有很大進步，未來可能實現微創手術移植。

美國西北大學的血管導管、哈佛醫學院的心臟瓣膜、美國企業Organovo的肝臟模型、休斯頓萊斯大學喬治·布朗工程學院的呼吸系統、德國BellaSeno公司的乳房植入物——這一切，都在成為現實。沃齊團隊從幾方面攻關：“克拉帕科”項目負責研究從蘋果皮、橘子皮、雞毛等廢料中提取凝膠“油墨”，以添加到細胞中，研發更高精度的人體組織3D打印機;“喬托”項目與都靈理工大學的布羅瓦洛尼合作，針對骨質疏松研發植入物;“生物膜”項目，在人工視網膜模型上測試治療黃斑病的藥物的釋放速度。他們的下一個目標是打印整個器官，比如肝臟、心臟和腎臟。“不出幾年，一定可以實現。”沃齊說。最近，以色列科學家就利用人體細胞造出了一個小型心臟，雖然對人類來說，心跳還是過于微弱，但它成功地維持了小鼠的生命。

最后是頭發。頭發倒算不上性命攸關的器官，但打敗禿頂是人類的夙愿。不久前，美國哥倫比亞大學歐文醫學中心的研究人員使用3D打印，構建了一個擁有人類毛囊，進而生出堅韌毛發的基質。這是世界上第一縷產自實驗室的人類頭發。

未來數年，我們將可以獲得由實驗室提供的具有個體針對性的藥物。使用患者細胞構建的特殊模型能夠確保測試的精準度，從而保證治療效果。還有一個潛在的好處——因為有了體外器官模型作為替代，動物試驗將得以避免。

生物打印技術也可以增強體質，例如移植更堅硬的骨骼、更強壯的肌肉和有助增大肺活量的呼吸道器官。類似“盡善盡美”的文化將愈加風行。可以確定的是，一個新的人類物種已經誕生，那就是：人造人。這個物種通過重塑內部結構、增強智力來改造自我。然而，我們將來會到達何種層面，依然是個未知數。

[編譯自意大利《全景》]

編輯：要媛