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列印一份專屬於自己的器官!?
 
 
0:嗶----------------------- (印表機聲音)
A:ㄟ,你在幹嘛?
B:列印啊。
A:啊旁邊這又是什麼?
B:腎臟啊。
A:腎臟!?
B:沒錯!因為我正在列印一份專屬於我自己器官!
A:蛤!列印器官?


導言

懷疑嗎?你沒聽錯!未來你可以訂製一份專屬自己的器官!科學家正在嘗試開發器官列印技術,運用了類似的3D列印概念,先把器官分成好幾個橫截面,透過自體生物墨水列印出來,然後將數千張平面材料一張張地堆疊起來,形成所謂3D立體結構,希望透過特製的健康列印機,以自體生物墨複製出立體、可用的人工器官。

正文

我們都知道對病人來說要等到一個器官移植的機會很不容易。但是如果病人的器官受損需要移植新器官,不過一時之間又找不到能夠捐獻器官的捐贈者,這個時候醫生該怎麼辦?為了解決這個問題,科學正在努力研發一項新技術,未來希望透過列印的方式,製造出可用的器官給需要的病人。中研院基因體研究中心助研究員沈家寧說:「這個發明還是個未來技術,正在建立當中,但是這概念的形成的主要原因,是因為我想大家都知道,人類的器官其實並不是一個平面的結構,而是由很多不同的組織細胞所構建的一個3D的立體結構,那實際上這樣一個複雜結構是在發育的過程中透過非常複雜嚴密的程序再慢慢一步一步地產生,所以相對來講 ,當器官受損啊、組織受損,那再生的時候呢,在一些研究當中發現,必須能夠以同樣的方式來重建,要不然的話這器官是沒辦法完整重建的,所以,換言之就是說,如果器官,當細胞在增殖、分化的同時我們要想辦法建構這樣一個3D組織,所以才會想到說,是不是可以利用這所謂的列印的方法。」

其實器官列印技術的開發理念並不複雜,基本上是所謂3D列印技術(3D Printing technology)概念的延伸,不過說到為什麼想到用列印的方法,沈教授告訴我們,一個主要的原因是在於,事實上大家也許最近都知道列印有所謂的由2D變成3D的立體列印技術。甚至現在3D立體列印技術除了能夠印出類似真實物體的立體結構以外,最新一項科技更被用來印製車子的外殼。於是在這個技術逐漸成熟的過程時,其實科學家也進一步思考是不是可以利用類似這樣的概念,來把這個所謂立體的器官印製出來,這就是一個健康列印機發展的一個概念。

而健康列印機其實是一部特製的生物列印機,它有兩個噴頭,一個噴出自體細胞溶液,另一個噴出水凝膠,可以在特定的位置上共同形塑器官,不過必須在一個無菌的隔離空間操作。在這邊沈家寧教授也為我們做進一步的解釋,沈教授說:「一般的3D列印所用的材料,可能因為我們要印出來的模型可能是不一樣,所以可能會用不同特定的材料,但器官基本上是活的,所以簡單來講,就是我們必須把這墨水想像成其實這,這墨水裡面呢是帶有所謂的活的細胞,所以細胞它要有,它的特性中除了細胞本身之外,它其實還需要一些,比如生長因子,一些調節的元素,或是一些能夠去固定的元素。因為我們知道墨水除了裡面包含這些細胞之外 我們還會希望它能夠黏著,附著在特定的位子上面,所以我們這個生物墨水,基本上它的組成是,雖然類似這個印表機油墨的概念,但是他帶有幹細胞或特定細胞,組織細胞的一個溶液,但是溶液中, 除了細胞,還包括這些所謂生長調解的因子,再透過結合水膠的方式,能夠使這樣的生物墨水能夠附著、黏著在特定的位子上面。」

看來想好好認識這樣的新發明,還得運用上我們的一點想像力喔。

人類器官可能因為老化、意外或者疾病等因素失去功能,需要器官移植,不過不僅器官來源缺乏,且很難控制排斥反應。沈教授說,幹細胞具有分化成為各式細胞的能力,所以有複製器官的潛力,但是根據目前所進展的結果,其實往往會發現到一個部份,就是說當你把幹細胞移植到受損的器官時,你只能夠達到部分組織的修復,沈教授解釋說:「因為應用幹細胞在體內修復這個受損的組織器官的時候,還必須要考慮到我們移植的體內環境適不適合去誘導這些幹細胞能夠妥善的分化,並且能夠完整的去建構它的功能性結構,那所以當幹細胞移植進去,如果缺乏能夠構築細胞的結構,這些移植的幹細胞可能沒辦法很正確地、完整地去進行這個器官組織的修復,所以說這是目前提倡在這個幹細胞移植來進行這個疾病治療上面來講,目前所遇到的一些瓶頸。那當然有人考慮就是說,在幹細胞移植的,的過程中,其實可以考慮到用一些可能支撐降解性的一些組織材料,來輔助就是這些細胞在移植之後分化或能夠形成特定的架構,這是目前的在這個領域的發展。」

沈家寧教授表示,這些「列印」出來的新器官,基本上是從病人自己的幹細胞培養出來的,所以理論上是不會有排斥效果。不過難道它就真的沒有任何風險嗎?沈教授是這麼告訴我們的,他說這個部分可以分成幾個階段來考慮,不過關於器官移植的第一要考慮的部分當然是所謂的免疫排斥的風險,這也是為什麼我們在利用器官列印機時,我們希望在列印器官的整個過程,所使用的是生物墨水的細胞材料,或者生長因子是由病人本身自己的細胞,或幹細胞來製造出來的,因為基本上這樣就可以接近所謂的自體移植的方式,而可以降低一些所謂免疫排斥的反應。不過,當然在器官進入人體內之後,我們一定還會做一些不同的測試,沈教授解釋說:「比如說我們要做功能性的測試,才知道說它是不是能夠完整的去表現它,所屬於它器器官功能之外,其實我們進行一些實驗 比如說一些動物實驗,來去評估說,這樣器官在移植後的穩定度怎麼樣,它的安全性怎麼樣,會不會造成其它不同的副作用,所以相對來講,雖然改善的一些技術能夠印製器官來講,但是我們還要經過一連串的實驗來去評估,才能去真正的應用在人類的身上。」

沈家寧教授說,目前美國南加大研究團隊已經開發出原型機,並且以3D列印技術製造出小血管組織,在小鼠動物模式也已經獲得不錯成效。科學家們預期10年內就可列印出皮膚等簡單的人體器官,不過如果是針對大家可能比較期望的,例如肝臟、心臟、腎臟等這些更複雜器官,他們預估可能大概還至少需要20到30年,才可能會有初步的一個成果出來。

最後沈教授也以身為多年來研究幹細胞領域的身份給了我們一些建議,他說,事實上,在目前有非常多的媒體或報導都在強調一些所謂的幹細胞治療技術,幹細胞技術可以運用在很多疾病的治療上面,不過他想補充的是,實際上,幹細胞的技術還是屬於原創型科學,所以貿然運用在病人身上,其實它有一定的風險存在,那是否是一個應該可以正常執行的醫療的行為,事實上還有一個灰色的這個界線。沈教授進一步說︰「所以對於這些普羅大眾如果嘗試想要用這些新的技術來治療的部分,在醫療上面來講,其實還要經果很多步驟的評估,評估它穩定性、功能性及安全性。那當然我們也希望能夠在特定的階段能夠進行所謂的臨床實驗 去測試是不是有一些瑕疵需要去改進,但是大眾必須要去考慮,就說它實際上還有非常多潛在的風險,所以目前還沒有辦法全面運用在疾病的治療,但是我們也預期,未來它對人類的醫療會有很大的一個貢獻。」

以上就是本集今天科學了沒?下次阿玫再帶大家,用科學看不一樣的世界。
 
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3D列印(33)
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