全球第1顆3D列印心臟問世  成為未來人類心臟移植的新希望

2019-04-17T12:20:35+08:002019-04-17|最新文章, 健康新知|
  • iStock-952840958

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。

延伸閱讀:

首枚3D列印的眼角膜問世,為解決人體器官移植荒帶來希望

別把這種心臟病當成「小感冒」,致死率可是超過20%

工研院透過3D列印幫助6個月嬰兒創造了迷你義肢輔具

文/陳亦云 圖/許嘉真