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【医疗科技】缺肾脏,3D 印表机印一颗出来如何?

记得网路流传的种种偷割肾的流言吗?虽然其中许多是无稽之谈,但是这些流言流窜,某方面也反应了器官的缺乏程度,如果器官可以量身订做,就不会再有这些流言,但要做器官,谈何容易?啥,用印表机印就可以?前阵子TED就有演讲在讲这个东西,这可不是在说笑,而是很严肃的话题,那幺实际上真的可行?还是有哪些地方值得探

A艺生活2020.06.12

【医疗科技】缺肾脏,3D 印表机印一颗出来如何?

记得网路流传的种种偷割肾的流言吗?虽然其中许多是无稽之谈,但是这些流言流窜,某方面也反应了器官的缺乏程度,如果器官可以量身订做,就不会再有这些流言,但要做器官,谈何容易?啥,用印表机印就可以?

前阵子TED就有演讲在讲这个东西,这可不是在说笑,而是很严肃的话题,那幺实际上真的可行?还是有哪些地方值得探讨呢?

现代人类文明病多,肾脏等器官更换需求大

在美国,有超过 9 万人正等待着肾脏移植,其中每年有 4,500 人可能会等不到肾脏而死,而在洗肾大国台湾,有 7,000 位肾脏病患登记等待肾脏移植,但其实所有洗肾病人都可由肾脏移植来脱离洗肾,改善生活品质,也减少健保支出,而台湾有多少洗肾病人?高达6、7万人。但是台湾一年只有约 200 多颗肾脏可供移植。

除了肾脏以外,其他需要膀胱、换心、换肝、换肺,或是需要一段血管、一片骨头,或是伤口需要皮肤组织移植的病人,也一样迫切需求器官,有时可以牺牲自己身上不重要的地方,有时或许能有亲友活体捐赠,但许多情况下,都只能等待有人不幸发生意外,成为捐赠者。

把自己生活的希望建立别人的死亡之上,感觉不是很好,而且即使等到器官,还要配对成功,移植后更要吃一辈子的抗排斥药。终极的解决办法,还是用自己的细胞,培养出组织与器官来,这样既不用等待,也没有排斥的问题了。

可行的方案探讨

维克森林大学的安东尼‧阿塔拉(Anthony Atala)医师,认为这一个攸关生死的困难问题,可以用 3D 印表机解决。他在 2011 年时就曾经在 TED 上发表他的研究,2012 年时又在 TED 上探讨了 3D 印表机。

要人造器官,最直接的办法是用支架,构造比较简单的器官或组织,譬如说膀胱,可以用这种方式「製造」:先做一个塑胶模型,然后在其上培养膀胱细胞,等细胞长到完全覆盖模型,拿下来就是个人造膀胱了。阿塔拉医师在 10 年前曾经用这样子培养的人工膀胱移植在一个年轻的脊柱裂患者路克‧马赛拉(Luke Masella)身上,目前为止似乎还堪用。

不过阿塔拉医师认为 3D 列印才是未来的趋势,例如可以利用列印技术来修补伤口,首先,以扫瞄器扫瞄病人的伤口,然后用 3D 印表机,以细胞为「墨水」,按照组织成份「列印」在伤口上,在正确的深度与位置放上正确的细胞,如此一来就能重建伤口组织。

目前技术只能印肾脏出来,但没有实际功能

阿塔拉医师还认为这样的技术可以直接列印出完整的器官,就跟一般的 3D 列印一样,先用电脑断层扫瞄来扫瞄真的器官,之后转换为 3D 模板,把细胞一层层的列印上去,就做成了器官。阿塔拉医师的团队已经成功列印出骨头,目前他把 3D 列印技术的发展目标放在肾脏上,一方面肾脏需求大,一方面肾脏的组织构造上比较简单,它其实就是无数筛子功能的肾元──微血管球包在鲍氏囊之中而成──所组成。

列印一颗肾脏只要 7 小时,这样做出来的器官听起来似乎有点「豆腐渣」,真的能用吗? 目前列印出来的肾脏是没功能的,这技术的确离实用还有好几年的距离。

人类已经真正完成人造组织的成功例子

当阿塔拉医师正努力製造肾脏时,耶鲁大学的罗拉‧尼可拉森(Laura Niklason)医师,则已经成功的製造了人造肺组织,并移植到老鼠的身上,这是 2010 年的事,而 2011 年,耶鲁医学系的小儿外科医师克里斯多夫‧布尔(Christopher Breur)成功的移植一条人造血管到一个 4 岁小女孩身上。

人工血管也是以支架培养,先用可分解物质做一个筛网状的管子支架,让细胞附着在上头,等支架分解,细胞长好,就能拿来当移植用血管。以往若冠状动脉阻塞引起心肌梗塞,手术时往往要截取较不重要的血管来替换阻塞的动脉,有了人工培养的血管,就不用这样牺牲了。

详细的资料可以参考这里: Copy, Paste, Print…Kidney?

2012 年,斯德哥尔摩有位病人,成功的移植从自体骨髓干细胞培养出来的气管,听起来自体细胞培养器官的技术已经越来越进步了,不过这些例子中的器官,还是要花上好几个礼拜培养,心脏病发了才来培养血管可来不及。

所以,或许我们还是可以把一些希望放在阿塔拉的3D列印技术,期待他未来能够真正成功与发挥功用,按照现有技术估计,这还要十几年才有可能。

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