全球首例！中國科學家成功將3D列印血管植入猴體

【觀察者網綜合】近日，中國科學家成功將3D列印血管植入恆河猴體內，實現血管再生，解決了困擾臨床半個世紀的人工血管內皮化的問題。我國首批「千人計劃」專家、四川藍光英諾生物科技股份有限公司（以下簡稱「藍光英諾」）首席科學家康裕建表示，此項成果屬於全球首創，對幹細胞技術臨床應用具有里程碑意義。

3D生物列印血管解決了過去人造血管堵塞、凝血等問題

據科技日報報道，康裕建表示，「過去的人造血管不是生物材料，無法產生內皮細胞，其進入生物體後容易發生堵塞、凝血等問題。而此次實驗列印出的生物血管，則能夠生成血管內皮細胞，保證血液流動暢通。」

此外，傳統人工血管約10年後就需更換。新技術解決了該問題，列印血管可終身使用。另外，移植傳統人工血管患者需終身使用抗凝劑，而列印血管將這一時間縮短到術後5天，此後無需任何藥物治療。

3D列印生物血管

血管內皮細胞通常指襯於心、血管和淋巴管內表面的單層扁平上皮，它形成血管的內壁。它們具有吞噬異物、細菌、壞死和衰老的組織，還參與集體免疫活動功能。

康裕建稱，在本次實驗中，團隊首先利用取自恆河猴自體的脂肪間充質幹細胞進行培養，隨後用獨創的「生物磚」技術將脂肪幹細胞轉化成生物「墨汁」——幹細胞可以分化為機體的任何一種細胞。

科學家在進行手術

然後用3D生物血管印表機構建出人造血管，最後植入實驗動物體內，利用動物體內自主再生能力，形成完整的血管功能。

據中新網報道，具體來說，他所帶領的團隊從恆河猴身體中取出約5克脂肪，提取出脂肪間充質幹細胞製成3D生物列印所需的「墨汁」，再用特製設備列印出血管，並置換該猴體內一段約2厘米的腹主動脈。

康裕建介紹說，術後1個月，列印血管已與恆河猴自身腹主動脈融為一體。

據悉，自2016年5月正式開始進行3D生物列印血管動物實驗，截至2016年12月1日，藍光英諾已在30隻恆河猴進行體內植入實驗，實驗動物術後存活率為100%。

以幹細胞為核心的四大核心技術

據悉，此次3D生物列印技術促進人工血管內皮化研發項目，由藍光英諾和四川大學華西醫院再生醫學研究中心、四川省生物增材製造產業技術研究院共同承擔研究，並且入選了國家「863」計劃。

康裕建上世紀90年代開始在美國從事幹細胞研究，他介紹說，「利用幹細胞為核心開展的3D生物列印，包括3D生物雲計算平台、生物磚、3D生物設備和3D列印後處理系統四大核心技術體系。」

2015年10月26日央視報道全球首台3D生物印表機

去年10月，藍光英諾成功研製出全球首台3D生物血管印表機。這台獨創的3D生物血管印表機，擁有3D生物列印空間旋轉平台、精確協同工作的雙噴頭列印技術、可視化的互動列印操作系統、噴頭及環境控制系統等一系列創新。

在運用上述獨創設備的基礎上，本次實驗中使用的列印「墨汁」——生物磚技術則是該實驗成功的核心。康裕建說，生物磚是一種具有核殼結構、由生物可降解材料作為保護層、內含種子細胞與活性調控物質的基本單元。

「實驗中，生物磚用於複製胚胎髮育時期的各種微環境，使幹細胞在體外可以得到精確的定向分化控制。將生物磚作為列印『墨汁』的基本組成，具有維持幹細胞乾性、定向分化或去分化作用及抗機械損傷能力，能夠保證列印過程中細胞的完整性與生物活性。」

目前最成熟的3D生物列印技術

據悉，該技術將用於心血管疾病治療。研究表明，心血管疾病發病率為全球第一。全球每年有約1.56億人、國內約1900萬人有人工血管移植需求。

藍光發展公告稱，下一步，公司3D生物列印血管將向有關監管機構申請臨床試驗。

田納西大學（University of Tennessee）分子資源中心（Molecular Resource Center）執行理事唐納德?托馬森（Donald Thomason）在藍光英諾發表成果時表示：「雖然世界各地都在發展生物材料3D列印，但這個項目的成果……是我見過最成熟的。」托馬森教授預計，通過臨床試驗，技術有望在5到10年內大規模使用。

倫敦機械工程師協會（Institution of Mechanical Engineers）醫療保健主管海倫?米斯（Helen Meese）表示藍光英諾的研究「對於全球生物科技界是一項令人振奮的成果」。她同時表示：「迄今為止的大部分研究都是在實驗室進行的小規模測試。下一個重大挑戰是擴大規模，而他們的研究是朝著這一方向邁出的一大步。」

3D列印血管價格更低廉正研究應用到其他人體器官

「會比現在便宜，而且是自己身體的幹細胞，沒有排異反應。」對成本，康裕建透露低於目前人工血管。

托馬森認為，該項目為3D生物列印技術用在更廣泛醫學領域提供了可能。

康裕建表示，目前已在嘗試列印類似管腔材料：膽管、輸尿管、輸卵管、食管，同時對肝臟、心臟等人體器官也在研發中，「藉助該技術還將促進損傷器官再生，在人體器官出現問題苗頭時即予以修復。」

不過，米斯也表示，該成果有待發布，實驗步驟也要在其他實驗室重複進行。她估計至少要20年時間才能將心臟或腎臟等更複雜的3D列印器官移植到人類病患體內。

12月11日發布會現場

談及此項技術的未來應用，康裕建說，配合生物磚技術成功實現血管再生，將是構建一切人造生物活性器官的基礎。

未來將在胚胎學研究、細胞疾病模型，細胞治療、誘導組織再生、誘導血管再生及用藥預測、損傷修復、再生醫學、替代病變組織和器官等領域發揮突破性作用。

他介紹，該動物實驗將持續到明年5月，後續階段將完成3D生物列印血管移植手術程序的標準化。

（綜合科技日報、中新網、FT中文網等）