3D打印能否实现人类器官移植自由？

文／本刊记者 罗朝淑

近日，美国3D生物疗法公司首次在人体试验中成功植入了来自患者自身细胞的3D打印耳朵。该公司联合创始人丹尼尔·科恩宣称，这项组织工程技术在真实世界的应用，对于小耳畸形患者以及更广泛的再生医学领域来说，都是一个真正具有历史意义的时刻。“这一案例的成功，为下一步目标，包括治疗鼻子和脊柱缺损，以及乳腺癌手术后的乳房重建，甚至是器官移植奠定了基础。”

这一令人激动的消息不免让人们有了遐想：人类是不是真的快要实现“器官移植自由”了？长生不老或许不再是梦？

支架材料降解速度不易控制

知名耳再造专家、中国医学科学院整形外科医院外耳整形与再造中心二科主任章庆国在接受科普时报记者专访时表示，临床对小耳畸形的耳廓再造已经研究了30多年，但目前支架材料和种植细胞两项技术存在的瓶颈还有待突破。

章庆国介绍，小耳畸形是耳廓的先天性发育不良，临床上通常表现为耳廓畸形，并常常合并外耳道闭锁和中耳畸形。目前治疗小耳畸形耳廓的方法，主要是利用患者自身的肋软骨或有机高分子聚合物如多孔聚乙烯作为移植物的支架。但由于聚乙烯是人工合成材料，患者移植后会产生排异反应，可能10年或20年甚至一两年后，支架就会被排出来。现在用得最多的耳廓支架，是由一种叫聚乙交酯（PGA）的可完全降解高分子生物材料制成，这种材料做成的支架降解后，生长在其表面的软骨细胞会通过不断增殖取代其位置，让移植后的耳廓成为真正意义上的自体组织，不会发生排异反应。

“但后者的问题在于，可降解材料的降解速度不易控制。支架降解速度如果大于软骨生长速度，耳廓就不能获得比较强的支撑力，可能会慢慢塌陷，最后缩成一团。”章庆国说，“如何让支架材料的降解速度正好匹配上软骨细胞的增殖速度，还不能有太明显的局部早期反应，且能很好接纳种植在其上的细胞，是再生医学亟待克服的材料难题。”

种植细胞生长分化面临较多难题

“即便很好地解决了支架材料问题，但种植在支架上的软骨细胞是不是能够长成性能良好的软骨，形成的软骨形态和强度能否达到要求，最后长成的耳朵结构是否均匀，都决定了耳廓再造的成功与否。”章庆国说，这些痛点也是再生医学发展面临的关键问题。

如今，再生医学有了3D打印技术的加持，各种先天性遗传缺陷疾病和各种组织器官损伤的治疗是否会变得容易？

章庆国认为，3D打印虽然是一种先进的塑造方法，但在器官移植上却面临着更多难题。比如，正常结构的软骨细胞分化或增殖本来就不太好控制，要在3D打印所需的生物墨水中成长、分化和增殖，软骨细胞会不会保持稳定？一旦软骨细胞纤维化变成纤维细胞，那就失去了功能。

我国再生医学领域的探路者、上海交通大学退休教授曹谊林在接受科普时报记者专访时也表示：“3D打印技术近年来发展迅速，在打印不具有生命力的材料方面比较成熟，但用它来打印具有生命力的结构，还面临很多困难，最关键的就是要解决支撑材料和活体细胞的结合问题。这是3D打印生命体绕不开的难题。”

曹谊林说，目前这个自体细胞3D打印耳朵最终是否能够完全长成自体组织，还有待长期观察。

人类或将步入器官替代新时代

我国是世界上较早进行再生医学研究的国家。早在上世纪90年代，我国科学家就开始了对再生医学的探索。1997年，当时还在哈佛大学医学院进行博士后研究的曹谊林，在裸鼠背上成功再生人耳廓形态软骨，首次向人们展示了组织工程技术“再生”人体组织修复缺损的可能性。这只背上长着“人耳朵”的“人耳鼠”在世界范围内引起了广泛关注和轰动。

但彼时这只耳朵严格意义上来说并不是真正的人耳，只是有着人耳形态、由牛的软骨细胞发育而成的一块软骨。考虑到软骨细胞的来源、如何保持软骨形态、生物安全性等问题，这项技术一直都没有投入应用。

2018年，在经过20多年的摸索和探究后，曹谊林利用来自患者的软骨细胞和复合生物可降解支架，在体外设计了患者特异性耳形软骨，为5名患有小耳畸形的孩子创造了新的耳朵。在之后几年的随访中，这些新的耳朵取得了令人满意的美学效果，且软骨形成成熟。

业界认为，随着近年来再生医学的蓬勃发展，人类或将步入重建、再生、制造、替代组织器官的新时代。在不久的将来，科学家或许能找到修复或替代人类器官的密匙。