斯坦福大学斥资 2630 万美元进行生物打印并将人类心脏植入猪体内

       斯坦福学校在使用价值2630 万美元联邦政府合同书的带动下，正要对人们心脏开展生物打印并把它嵌入猪身体内。这项工作的研究工作人员现在开始生物打印柔软生物相溶性原材料，将活细胞精心策划成设定的构造，以建设心脏机构。但是，团队负责人兼生物工程项目终身教授马可·斯特里斯-斯金斯(Mark Skylar-Scott)表明，我们必须对程序进行最少一千次改善，才能了解怎样保持这些组织活性，并需要一条能够处理数万亿个细胞管道。他还指出，为支持此项非常大的勤奋，她正在推出新的 3D打印硬件配置，以制造更高、迅速、屏幕分辨率更高人体细胞。

      “这将会是一个巨大的跨代考验，因此我们最好逐渐，”主要从事生物打印的斯特里斯-斯金斯解释说。“我们希望生产制造医治体量的人体细胞，变小细胞培养皿里的细胞与活物病人人体器官之间的差别。”

       心宏伟蓝图致力于推出新的3D 打印技术性仅仅 Skylar-Scott 的冰山一角。该专家指出，研究人员需要数十年工作才可以生产制造多功能性 3D 打印人体器官并推进干细胞和发育生物学。Skylar-Scott 表明，这也是“一项艰巨任务”，根本原因是人们心脏包括超出 100 亿次细胞，来源于超出 20 种细胞种类，全部细胞都是以 3D 方式精准排序，形成一个实用性的颤动人体器官。探索的规模之大代表着“极致将采取反复完成”。

       除此之外，心脏以其繁杂的心房、心脏瓣膜和血管而给出了与众不同的考验。在斯特里斯-斯金斯的带领下，研究工作人员的目的是摆脱这类多元性。他的方式涉及到应用自动化技术生物反应釜来产生大量心脏细胞。从有节奏地颤动、造成心跳过快的细胞，到产生毛细血管、保证心脏得到氧气和营养物质的细胞——它们都在造成。

马可·斯特里斯-斯金斯

       在构建技术性充分了解心脏定制的细微的差别后，该公司计划生产制造出一颗功能正常、活下来的心脏，并把它植入到猪身体内。鉴于猪在生理学和生理上和人类类似，一直以来一直被认为是各种各样医药学研究领域内的适宜实体模型。这种包含心脑血管病研究、移殖研究等。比如，猪心脏大小和作用与人类的心脏十分相似，这也使得它在心脑血管病研究中非常有使用价值。除此之外，猪和人类具有高度基因遗传相似度，这进一步验证了猪在此类研究中的使用是正确的。

       尽管在临床前环节的医学研究中应用猪做为测试目标比较常见，但紧紧围绕这一做法得更加背景特别注意。学术界愈来愈乐观地觉得，生物打印等新型最后可能会减少对细胞模型的依赖性。务必注意的是，根据尖端技术降低动物测试的发展潜力与目前对细胞模型的依赖性间的二分法多年来一直是学术界热议的话题。美国哈佛大学维斯生物工程项目研究所等机构处在动物试验替代选择（比如器官芯片技术性）最前沿。虽然还是处于萌芽期，生物打印给出了传统式动物试验潜在替代选择。但是，该方法现阶段的局限性很有可能严重影响斯坦福学校想要用猪来开展此项特殊勤奋。

      “我们将要通过这些大量细胞来练习、训练、训练和学习培训心脏中的所有设计原则，并且在全部心脏范围之内提升与活力作用，以最终嵌入猪身体内，”Skylar-Scott 总结道。

为了避免排异反应，生物打印人类心脏要被植入到患有严重天然免疫偏差的猪身体内。但是，研究团队的办法应用病人非特异干细胞，当植入到该血液中时可能不需要自身免疫病。

      “你自己的内心，由自己自已的细胞构成；这便是理想，”研究工作人员补充说。但他却非常谨慎。虽然心愿非常高，但斯特里斯-斯金斯觉得，这一人生的梦想完全实现，特别是对人类来说，仍然需要几十年的时间。但是，像这些项目针对贴近这一实际尤为重要。

Skylar-Scott 实验室 3D 生物打印设备在 2022 年打印心脏机构样版

       性命引流矩阵为支持这一大规模勤奋，研究团队不但方案构建新的3D打印技术性，并且现在开始与斯坦福大学医学院的外科医生协作。研究人员表示，她们理论知识针对具体指导生物打印全过程尤为重要，保证机构充足牢固，适宜嵌入。终究，生物打印心脏不单单是生物工程师的每日任务。这需要各行各业的专业技能：掌握心脏功能性的心脏病学、确定最好生物墨水的材料学、细胞制造的生物有机化学等。庆幸的是，斯坦福学校附近有全部这些专家。

       除此之外，促进此项目向前发展的也是美国环境卫生和公众服务中心(HSS)组织身心健康高端研究计划局(ARPA-H)签订的使用价值 2630 万美元颠覆性创新联邦政府合同书。这是 ARPA-H 开放普遍组织公示(Open BAA)的一部分。这一具有里程碑意义的措施响应了潘基文-桑德斯政府通过根据需求 3D 机构打印处理肝脏移植严重短缺难题的美好愿景。

       因为有超出10 万美国国籍在心脏和肾脏等重要器官的候补名单上垂死挣扎，HSS 已表明其准备根据此项巨额投资改变这一领域。令人担忧的是，每年有超过 6,000 人因为难以获得适配人体器官而丧命。此外，数百万人必须眼角膜、肌肉和软骨组织等机构进行移植和移殖，这可能会改变她的生活。

       人体器官汉兰达针对这种情况，ARPA-H 开启了“根据再造机构打印保持健康发展”(HEART)新项目。斯坦福学校是这一使命的关键。研究精英团队必须提高细胞纯净度、提升 3D 生物打印速率，并开辟测算建模和机构关键技术。

       如同ARPA-H 工程项目经理 Paul Sheehan 所解释那般，“HEART 新项目设定了一个雄心勃勃的总体目标，则在一小时内 3D 打印出一颗工作中人类心脏。此项目恰好是 ARPA-H 寻找支撑的具有挑战性和知名度的主题风格。该项目的成功必须多项技术发展，这一取得成功可以极大地改进那些原本会到移殖等候名单上的患者的生活。”

       Open BAA 有着 3.054 亿美元的资金，致力于适用颠覆性的身心健康研究技术研发。Open BAA 于 2023 年 3 月接受了引言，对外开放至 2024 年 3 月。除开斯坦福大学的 HEART 项目外，Open BAA 也向哈佛大学医学院授于 1.04 亿美金用以击败抗生素耐药性，向 Thymmune Therapeutics 授于 3700 万美金可以帮助修复免疫和内分泌系统，向佐治亚理工学院给予4,950 万美金，用于帮助多种多样疾病的初期检验；向明尼苏达大学给予1,990 万美金，用以癌症免疫治疗；向莱斯大学给予4,500 万美金，用以建立一种致力于开启人体免疫系统抵抗癌细胞的机器设备；向明尼苏达大学给予 1,990 万美金，用以开发一种致力于开启恶性肿瘤免疫系统机器设备。埃默里大学对免疫力细胞软件进行程序编写以治愈疾病。

       如同Sheehan 常说，尽管短短一个小时之内设计出 3D 打印可工作中人类心脏，在今日听上去很有可能是一个巨大的心愿，但它仍然是一个长期的理想。这一冷门细分市场的其他一些研究工作人员也有类似的观点。斯坦福学校雄心勃勃的项目突破了界线，为创新铺平了道路，这种革新能够彻底改变我们所知道的日常生活。研究精英团队坚信生物打印具备巨大的潜力，此项目为以后带来了诱惑的一瞥，定制解决方案，处理身体问题的主要原因。虽然漫漫长路，崎岖不平，但一路走来，或是值得一看的。