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心臟病是危害人類最主要的重大疾病之一，平均每年全球有1700萬人是因心血管疾病而死亡，占了全體死亡者的 30%，使得1顆健康的心臟成了所有罹患心臟病者所期待的救星。而以色列特拉維夫大學的研究團隊使用患者自己的細胞和生物材料，已經列印刷出全球第一顆3D血管化工程心臟，相關研究結果己發表於4月15日出版的《Advanced Science》上。
3D列印心臟將成為未來人類移植心臟的新希望
心臟移植是目前終末期心力衰竭患者唯一可用的治療方法。鑒於心臟捐獻者的嚴重短缺，迫切需要開發新的方法來再生患病的心臟，所以這項研究成果將成為未來人類心臟移植的新希望。
這顆3D列印心臟是充滿細胞、血管、心室和腔室的完整心臟
特拉維夫大學的研究團隊首次成功地設計和列印了一個充滿細胞、血管、心室和腔室的整個心臟。而列印的方法是先從患者中取出脂肪組織的活組織檢查，然後分離組織的細胞和α-細胞材料。當細胞被重新編程成為多能幹細胞時，細胞外基質（ECM），以及細胞外大分子（如膠原蛋白和糖蛋白）的三維網絡被加工成個性化的水凝膠，用作印刷「墨水」。
而在與水凝膠混合後，細胞被有效地分化成心臟或內皮細胞，以產生患有血管的患者特異性免疫相容性心臟貼片，並隨後產生整個心臟。
這枚3D列印心臟只有兔子心臟大小
不過，目前研究團隊所列印成功的3D心臟比較小，大概只有兔子心臟的大小，研究團隊員之一的Dvir教授表示，要列印出更大的人類心靈，需要的也是相同的技術」。
研究團隊將持續研究3D列印心臟的功能並進行動物移植實驗
特別值得注意的是，工程材料的生物相容性，對於消除植入物排斥的風險至關重要，Dvir教授表示，「理想情況下，生物材料應該具有與患者自身組織相同的生化、機械和結構特徵。在這裡，我們是採用一種簡單的方法來處理3D列印的厚、血管化和可灌注的心臟組織，這些組織完全匹配免疫細胞、生化和患者的解剖學特徵。」
接下來，研究團隊計劃在實驗室中培養列印出來的心臟，並嘗試讓它表現得像正常的心臟，然後再計劃於動物模型中移植3D列印的心臟。然後再進一步開發印刷心臟，研究團隊表示，「心臟細胞需要形成泵浦能力，它們目前可以收縮，但我們需要它們一起工作，希望能夠成功並證明我們的方法的功效和實用性。」
Dvir教授說，「也許，十年後，世界上最好的醫院將會有器官印表機，這些程序將定期進行」，而這也成為所有等待心臟器官移植者的一大福音。
參考資料：3D Printing of Personalized Thick and Perfusable Cardiac Patches and Hearts
期刊小檔案：《Advanced Science》，中文為《先進科學》，這本期刊創辦的目標和Nature、Science一樣，都是出版科學界各個領域的最頂尖论的的論文。這本期刊承諾為品質最高的學者專訪評審研究成果的快速出版，提供一個醒目的開放獲取平台。
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文／陳亦云 圖／許嘉真