3D打印人体器官就要来了 速度比你想象的要快

据科技博客TechCrunch称，在MBC生物科技公司(一家位于旧金山狗皮社区的生物科技初创企业孵化器)，许多科学家和实习生正在为一家小型初创企业Prellis Biologics工作，以帮助其在开发可移植3D打印人体器官方面迈出一大步。

普利利斯生物制品公司成立于2016年，创始人之一包括研究科学家梅勒妮·马休和诺埃尔·马林。该公司将其未来(以及300万美元的投资)押在制造毛细管的新技术上。毛细血管是只有一个细胞厚的血管，是氧气和营养物质的运输通道，有助于滋养身体的各种器官。

马修解释说，没有一个正常的毛细血管结构，就不可能产生器官。她说它们是打印心脏、肝脏、肾脏和肺部过程中最重要的难题之一。美国莱斯大学生物工程助理教授、3D打印植入式生物材料结构专家乔丹·米勒(Jordan Miller)在一份声明中表示:“毛细血管系统是支持高级多细胞生命的基本构建单元，因此它是自下而上的人体器官工程和再生医学的重要目标。”

现在，Prellis Biologics发表的研究结果表明，它可以生产特定尺寸和速度的3D打印器官，并在未来五年投放市场。该公司使用全息印刷技术，通过光引发的化学反应，在5毫秒内生成三维层。普利利斯生物制品公司介绍说，这一功能对器官和组织的构建至关重要，如肾或肺。普利利斯生物制品公司通过将光引发剂与传统生物墨水结合来实现这一点。传统的生物墨水可以通过让细胞材料在红外线的照射下反应来催化生物墨水的聚合。

普利利斯生物制品公司不是全息印刷技术的发明者。许多研究人员正寻求将这种新方法应用于许多行业的3D打印程序，但该公司正以一种非常有潜力的方式将其应用于生物制造。在这个过程中，速度是至关重要的，因为它意味着细胞不会死亡，印刷器官和组织仍然可以自行发育。在结构内部印刷的能力意味着普雷利斯的技术可以制造内部支架来支持和维持周围有机材料的发展。

普利利斯生物制品公司并不是第一家开发3D器官打印技术的公司。这项技术的研究已经进行了几十年，像生物机器人这样的公司已经降低了打印活体组织的成本。

现在，生物机器人已经更名为Allevi，它的初衷和商业战略已经改变，现在它更专注于开发软件，使其生物打印机更容易使用。Allevi帮助降低了成本不到1万美元的生物打印设备的成本。然而，普利利斯生物制品公司认为，挤压印刷的限制意味着技术分辨率太低，毛细血管的生成速度太慢，并且更难保持细胞存活。

普利利斯生物制品的器官在移植到动物体内之前需要保存在生物反应器中。但不同的是，该公司的目标是生产完整的器官，而不是组织样本或小细胞样本。马修说，生物反应器可以模拟生物力学压力，保证器官的正常运行。先进的数字组织成像和数据分析公司3Scan的首席执行官托德·霍夫曼(Todd Huffman)表示:“血管系统是复杂器官组织的一个关键特征，对于具有治疗价值的工程组织至关重要。普雷利斯取得的进展代表了人体器官工程的一个重要里程碑。”

马修估计，公司需要两年半时间和1500万美元才能通过第一次可移植3D打印器官的动物实验。“我们将在动物身上测试肾脏，”她说。他们的目标是打印出四分之一大小的肾脏并移植到老鼠体内。马修说:“我们想要可以移植到人类体内的肾脏。”

今年早些时候，英国曼彻斯特大学的研究人员首次使用干细胞来发育正常的人类肾脏组织。科学家在培养皿中植入一小群毛细血管，帮助血液过滤废物进入转基因小鼠体内。12周后，毛细血管长出肾单位，肾单位是构成人类肾功能的元素。

马修说，我们的最终目标是通过皮肤移植、血液、干细胞或骨髓采集从患者体内输出细胞，然后用这些样本制造细胞材料来生长器官。她说:“器官和组织的排他性是我在设计过程中首先考虑的，也是我们可以解决的问题。”

当普列利斯生物制品公司花费时间完善其肾脏印刷技术时，该公司正在寻找合作伙伴，将其制造技术应用于其他器官的开发。马修说:“我们将与其他团体合作，在开发出完整的肾脏之前，我们的技术将通过许多其他方式进入市场。”

去年，该公司概述了以市场为导向的战略，包括开发实验室培养的组织和生产用于治疗和药物开发的抗体。普利利斯生物制品公司临床开发的第一个目标人体器官组织是称为胰岛的细胞，胰岛是胰腺中产生胰岛素的单位。马修声称:“1型糖尿病患者在很小的时候就失去了产生胰岛素的胰岛。如果我们能取代它们，我们就能为糖尿病患者提供一种无需每天注射胰岛素和血糖监测的生活。”

Matheu认为，这项技术不仅是打印肾脏的一种新方法，也是生物材料生产领域的一项根本性变革。“想象一下，如果你想做一个肿瘤来测试，”她说。在实验室，打印出肿瘤需要5个小时。用我们的系统，你只需要3.5秒。这是我们的基线光学系统。速度将带来细胞和基本结构构造方式的巨大变化。我们将不遗余力地授权这些技术。"

与此同时，随着对器官捐赠需求的增加，新技术也为移植器官的短缺提供了解决方案。马修说，美国七分之一的成年人患有某种肾脏疾病，她估计有9000万人在生命的某个阶段需要肾脏移植。每天大约有330人死于器官衰竭，如果有一种快速制造器官的方法，这是可以避免的。

Prellis Biologics估计，到2024年，全球器官组织工程市场将达到940亿美元，高于2015年的230亿美元，原因是对人体组织和器官替代计划以及用于药物发现和毒理学测试的人体组织的需求激增。马修说:“我们需要采取更快的行动来帮助人们。”