以色列是一个不折不扣的“创新之国”。位于中东,饱受战火冲突的以色列其国土面积虽不如北京与上海的总和,人口也只有区区800万,却已经诞生了10多位诺奖得主。
今日,来自以色列特拉维夫大学的科学家们又给我们带来了一项突破。一支科研团队用人类的脂肪组织,通过一系列神奇的操作,最终成功3D打印出了一颗“人造心脏”。它虽然只是一个微缩版的原型,却是人类“首次成功设计并打印出一个具有细胞、血管、心室和心房的心脏”。
这颗心脏可以说是生物学、材料学、计算机科学等诸多学科联合带来的科学突破。具体来看,研究人员们先从一些患者的体内取出了一些脂肪组织,然后将其“细胞”与“非细胞”的成分进行分离。这些细胞随后被用来诱导产生多能干细胞,而胶原蛋白和糖蛋白等非细胞成分则用来合成“个体化凝胶”,来充当3D打印的“墨水”。
“生物材料的兼容性是消除移植排斥问题的关键,这些问题可能会危害移植的成功,”本研究的通讯作者Tal Dvir教授说道:“理想情况下,生物材料应该与患者本身的组织有同样的生化、机械、以及拓扑性质。”
万事俱备之后,他们成功打印出了一个“人造心脏”。限于目前的技术,研究人员们打印出来的还只是一个“迷你版”,尺寸只有樱桃一样大,差不多是兔子心脏的大小。这颗心脏带有心脏细胞和血管,结构完整。目前,这颗心脏里的细胞可以出现收缩,但尚不能像正常心脏一般搏动泵血。这也是研究人员们下一步的主攻方向。
按计划,他们想在1年多后开启动物实验,研究这种人造心脏用于器官移植的可行性。目前,心血管疾病是人类的第一杀手,而心脏移植是病情严重患者几乎唯一的选择。由于迟迟没有合适的器官,许多患者只能在等待中,迎来生命的终结。如果这一技术真的能用于人类器官移植,无疑是一大喜讯。
“可能在10年里,全世界最好的医院里就能出现器官打印机。” Dvir教授乐观地估计道。我们期待早日看到梦想成真的那一天!
参考资料:
[1] Nadav Noor et al., (2019), 3D Printing of Personalized Thick and Perfusable Cardiac Patches and Hearts, Advanced Science, DOI: https://doi.org/10.1002/advs.201900344
[2] 'First' 3-D print of heart with human tissue, vessels unveiled, Retrieved April 15, 2019, from https://medicalxpress.com/news/2019-04-d-heart-human-tissue-vessels.html
[3] Researchers build 3D-printed heart out of patient’s donor cells, Retrieved April 15, 2019, from https://www.fiercebiotech.com/medtech/researchers-build-3d-printed-heart-out-patient-s-donor-cells
[4] TAU Scientists Print First 3D Heart Using Patient’s Own Cells and Materials, Retrieved April 15, 2019, from https://www.aftau.org/weblog-medicine--health?&storyid4704=2446&ncs4704=3