人造器官时代离我们越来越近――一个组织工程学小组成功地用细胞取代油墨，使用“打印机”创造了有功能的血管和心脏组织，有关论文本月发表在《组织工程学》杂志上。这一工作是首次用打印机生产出有功能的三维生命组织，是实现打印整个器官目标的里程碑。
机器可以“打印”出血管，未来能打印出更大的组织吗？
哥伦比亚州密苏里大学的伽柏·福加克斯（Gabor Forgacs）和同事们打印了各种组织结构，包括血管和心脏组织薄片。心脏和血管内皮细胞被打印出来后，经过70个小时，细胞与组织融合在一起，90小时后开始像普通心脏一样有节律地跳动。
组织工程学家们利用细胞的固有能力生成毛细血管，一切工作由细胞自己完成。“我们永远无法打印出一个肝脏和它的所有细节，”福加克斯说，“但这没有必要。只要你启动了这个过程，自然会帮你办到。”
不同于大多数其他组织工程实验室的思路，福加克斯的小组并不借助支架，他们制造组织或器官的方法，是从无到有地打印全部组织包括血管系统。这将使打印任何类型的器官变得容易，因为不必为每个组织类型发明不同的支架，“人体植入支架后往往会发炎。”福加克斯说。
这项工作所使用的打印机能一次喷洒一团细胞，而不是一次喷一个细胞。这种方法对细胞的处理更快更温和，似乎能刺激它们融合。
排列细胞
去年12月，在网上发表第一篇相关报导后，该团队展示了他们的技术。实验室里最引人注目的是两米宽的打印机，这是从佛罗里达州奥兰多市nScrypt公司定制的设备。该公司专门从事打印机的微电子学研究。这台打印机有三个喷头，每个喷头都由连接的电脑控制，能将细胞团喷出，就如同桌面打印机把墨水喷到纸上一样。
其中两个喷头打印组织细胞（例如心脏和血管内皮细胞等混合物），第三个打印“间隙填充物”（比如胶原），能暂时填满空间，直到细胞融合。举个例子，为了制造血管，成行细胞放在整行的胶原蛋白中间。之后，除去胶原，就形成了供血液流淌的血管。
福加克斯团队的一员，弗朗索瓦丝·玛格（Francoise Marga），紧张地观察着打印演示。每当细胞排列稍微出现混乱，她就用牙签把它们整理好。所有的细胞都喷完后，形成了一个极小的白色管子，看上去很柔软。这个团队能做到什么？这就是一个简单的例子：他们能制造有分支的血管。
美国马萨诸塞州大学达特茅斯分校的保罗·卡尔弗特（Paul Calvert）回顾了组织工程学的研究历程，指出这一工作向最终打印器官的目标迈出了重要的一步。他说，逐个细胞喷洒和细胞团喷洒这两种方式，将来可能会被一同使用，使组织融合。
器官成长
一旦福加克斯等人在实验室里打印出血管，这些血管就可以自己来安排细胞类型的正确取向，从而生成包括毛细血管在内的基本脉管系统。就像胚胎发育时那样，遵循同样的内部指令生成复杂的组织。福加克斯说：“组织工程学是基于发育生物学的。”
这个团队正致力于锻炼血管让它们足够牢固，能够作为移植体缝合到自然血管上。他们正在研究小于6毫米的血管，为下一步移植较大的血管做准备。
福加克斯和几个合伙人成立了Organovo公司，拓展器官移植市场。他们希望在几年之内出售第一个产品，为毒理测试提供简单、基本的组织结构。例如，“精简版”的肝脏模型，可以用来测试一个药物在人体器官中的效果，无需再依赖动物测试。他表示，植入式血管不会离我们太远了。
除此之外，福加克斯对于器官移植有自己的看法：从患者自身的细胞打印整个器官。“你把细胞交给我们：我们负责培养、打印，我们已经准备好了，”他说，“我确信，有一天，完整的器官会上市。”他预测，由于肾脏的过滤功能相对简单，肾脏可能是第一种上市的器官，“这也许看起来不太像一个肾脏,但是功能是完全一样的。”
资料来源 Nature
责任编辑 彦 隐