MBC Biolabs是舊金山Dogpatch社區(qū)生物技術(shù)初創(chuàng)企業(yè)的孵化器，為小型創(chuàng)業(yè)公司Prellis Biologics工作的科學家和實習生團隊在開發(fā)人類可行的3D打印器官方面邁出了重要一步。
這家由研究科學家Melanie Matheu和Noelle Mullin于2016年成立的公司，將其未來（以及300萬美元的小額投資）用于開發(fā)制造毛細血管的新技術(shù)，氧氣和營養(yǎng)物質(zhì)能夠通過單細胞厚的血管來滋養(yǎng)體內(nèi)組織。
根據(jù)Matheu的說法，如果沒有正常的毛細管結(jié)構(gòu)，是不可能制造出器官的。她說，這是尋求打印可用的心臟、肝臟、腎臟和肺部的難題中最重要的一部分。
“微血管系統(tǒng)是維系多細胞生命的最基本的架構(gòu)單元，因此它是自下而上人體組織工程和再生醫(yī)學的關(guān)鍵目標。”萊斯大學生物工程助理教授、3D打印植入式生物材料結(jié)構(gòu)專家喬丹·米勒說道。
Prellis當前公布了一些研究結(jié)果，表明他們可以制造出這些毛細管，從而在未來五年內(nèi)將3D打印器官投入市場。
Prellis使用全息打印技術(shù)，可以在5毫秒內(nèi)產(chǎn)生由光誘導化學反應沉積的三維層。
據(jù)該公司介紹，這種功能對于制造像腎或肺等組織非常重要。 Prellis通過將光敏光引發(fā)劑與傳統(tǒng)生物粘合劑相結(jié)合來實現(xiàn)這一點，當使用紅外光照射時，可使細胞材料發(fā)生反應，從而催化聚合物的聚合。
Prellis并沒有發(fā)明全息印刷技術(shù)。一些研究人員正在尋求將這種新方法應用于多個行業(yè)的3D打印中，但該公司正在以一種很有前景的方式將該技術(shù)應用到生物加工方面。
該公司表示，速度是很重要的，因為這意味著不會發(fā)生細胞死亡的情況，并且打印的組織仍然可用，而在結(jié)構(gòu)內(nèi)打印的能力意味著Prellis的技術(shù)可以生成內(nèi)部結(jié)構(gòu)來支撐和維系圍繞它的有機材料。
Prellis不是第一家開發(fā)3D器官打印技術(shù)的公司。這項技術(shù)已經(jīng)有數(shù)十年的研究，像BioBots這樣的公司（已經(jīng)在TechCrunch舞臺上首次亮相）已經(jīng)降低了打印活體組織的成本。
Allelle公司的一份報告稱，這家名為Allevi的公司（即以前的BioBots）的創(chuàng)始人也已分道揚鑣，并且進行了業(yè)務戰(zhàn)略轉(zhuǎn)變（現(xiàn)在主要致力于開發(fā)使生物打印機更容易使用的軟件）。Allevi通過使用價格低于10,000美元的設備，從而削減了生物打印的成本，但Prellis認為擠壓打印成本的局限性意味著技術(shù)成本太低，速度太慢而無法制造出毛細血管并保持細胞存活。
Prellis表示，Prellis的器官需要放置在生物反應器中以維系這些器官的存活，然后再將它們移植到動物體內(nèi)，但區(qū)別在于公司的目標是制造出完整的器官而不是樣品組織或小細胞樣品。Matheu說，生物反應器可以模擬生物力學壓力，從而確保器官能夠正常工作。
“脈管系統(tǒng)是復雜組織的一個重要特征，對于具有治療價值的工程組織是必不可少的，”高級數(shù)字組織成像和數(shù)據(jù)分析公司3Scan（以及Prellis顧問）的首席執(zhí)行官Todd Huffman說道，“‘Prellis’的進步是工程化器官的一個關(guān)鍵里程碑。”
Matheu預計需要兩年半的時間和1500萬美元才能進行首次動物器官移植試驗。“這會將測試腎臟移植到動物體內(nèi)。”她說。
這一目標是打印可以移植到大鼠體內(nèi)的四分之一大小的腎臟。Matheu說：“我們想要一些能夠處理腎臟的技術(shù)，然后將它移植到人體內(nèi)。”
今年早些時候，曼徹斯特大學的研究人員首次從干細胞中培養(yǎng)人類腎臟組織?？茖W家將一小群能夠過濾培養(yǎng)皿中培養(yǎng)的血液中的廢物物質(zhì)的毛細血管移植到用于基因工程的小鼠中。12周后，毛細血管生長出腎元——構(gòu)成人體腎臟的元素。
最終，該愿景是通過皮膚移植或血液、干細胞或骨髓，從患者體內(nèi)輸出細胞，然后使用這些樣品制造可生長器官的細胞材料。 Matheu說：“組織排斥性是我在思考如何設計流程以及我們應該如何解決的第一個問題。”
雖然Prellis正在花時間努力完善腎臟打印技術(shù)，但該公司正在尋找合作伙伴，以采用其制造技術(shù)并開發(fā)其他器官的開發(fā)流程。
“我們將與其他團隊合作，”Matheu說，“在制造出完整的腎臟之前，我們的技術(shù)將以其他許多方式進入市場。”
去年，該公司概述了一種上市策略，其中包括開發(fā)實驗室生長的組織以生產(chǎn)用于治療和藥物開發(fā)的抗體。該公司為用于臨床開發(fā)打印的第一個目標人體組織是名為“胰島”的細胞，它們是產(chǎn)生胰島素的胰腺內(nèi)的單位。
“1型糖尿病患者在年輕時候就失去了產(chǎn)胰島素的胰島。如果我們能夠取代這些，糖尿病患者就無需每天都進行胰島素注射和血糖監(jiān)測。”Matheu當時在一份聲明中說道。
Matheu認為，她和她的聯(lián)合創(chuàng)始人所開發(fā)的技術(shù)是制造生物材料的一次根本性轉(zhuǎn)變，是一種打印腎臟的新工藝。
“想象一下，如果你想制造一個腫瘤用于檢測......在實驗室里，需要5個小時才能打印出一個......使用我們的系統(tǒng)需要三秒半的時間，”Matheu說，“這是我們的基準光學系統(tǒng)......我們將努力實現(xiàn)如何建立細胞和基礎結(jié)構(gòu)這一目標。”
同時，器官捐贈的需求也在不斷增長。Matheu說，美國有七分之一的成年人患有某種腎病，她估計有9000萬人在他們一生中的某個時候需要腎臟移植。
Matheu說，每天大約有330人死于器官衰竭，如果我們能夠快四制造這些器官，那么就不會有這么高的死亡率。 Prellis估計，由于需要人體組織和器官替代替代品，以及用于藥物發(fā)現(xiàn)和毒性測試的人體組織，全球組織工程市場到2024年將達到940億美元，高于2015年的230億美元。
“我們需要快速地去幫助人們。”Matheu說。
原文作者：Jonathan Shieber
