器官再造將成為可能
當3D打印技術最初問世的時候，人們對它的期許更多在于工業生產領域。而現在，隨著技術的不斷突破，它開始彰顯出更高的利用價值——在生物醫療領域大顯神通。
一家中國企業近日在全球3D生物打印領域嶄露頭角。10月25日，藍光發展(股票代碼：600466.SH)旗下全資子公司——四川藍光英諾生物科技股份有限公司(以下簡稱“藍光英諾”)在成都召開發布會，宣布公司旗下具有完全自主知識產權且列入“國家高技術研究發展計劃(863計劃)”的3D生物打印血管項目獲得重大突破，藍光英諾發明的全球首創3D生物血管打印機成功問世。這標志著，藍光英諾利用干細胞為核心的3D生物打印技術體系已經完備，器官再造在未來將成為可能。
3D生物打印令器官再造成可能
作為國內3D醫療打印行業的標桿企業之一，四川藍光英諾生物科技股份有限公司(下稱“藍光英諾”)在其負責科研攻關的國家高技術發展計劃(863計劃)——首個3D打印生物打印血管項目中獲得重大突破。
“3D生物打印血管這項發明的突破性意義在于，藍光英諾利用干細胞為核心的3D生物打印技術體系已經完備。其中包括醫療影像云平臺、生物墨汁、3D生物打印機和打印后處理系統四大核心技術體系。有了這套技術體系，使得器官再造在未來成為可能。”發布會上，四川藍光發展股份有限公司董事長楊鏗介紹說，一年多以前，由藍光英諾參與研發的3D生物打印血管項目入圍“國家863計劃”，科研時間為期三年，但藍光英諾僅僅用了一年半就提前實現了重大技術突破。
據悉，不同于市面上現有的產品，3D生物血管打印機可以打印出血管獨有的中空結構和多層不同種類細胞，這在全球也是首創。在發布會上，3D生物血管打印機的特性也被一一展示：全球首個3D生物打印空間旋轉平臺、精確協同工作的雙噴頭打印技術、可視化的互動打印操作系統、噴頭及環境控制系統……血管打印的流程也被完整呈現出來。
“構建任何器官，必不可少的元素便是給器官輸送養分的血管，配合藍光英諾的‘生物磚’技術，依靠云平臺的數據模型支撐，我們借助3D生物血管打印機成功地實現了血管再生。這是構建一切人造生物活性器官的基礎，藍光英諾在實現器官再造的路上邁出了堅實一步。”中國3D打印技術產業聯盟生物醫學3D打印理事會執行主席、藍光英諾首席科學家康裕建在發布會現場介紹說。
康裕建說，3D生物打印的核心技術是生物磚(Biosynsphere)，即一種新型的精準的具有仿生功能的干細胞培養體系。它是以含種子細胞(干細胞、已分化細胞等)、生長因子和營養成分等組成的“生物墨汁”，結合其他材料層層打印出產品，經打印后培育處理，形成有生理功能的組織結構。
“3D生物打印，截然不同于工業3D打印，兩者根本性的區別在于活性。即3D生物打印是打印出含有細胞成分并具有生物學活性的產品。”藍光英諾董事長任東川說，“以生物磚技術為核心的3D生物打印將在基礎研究(3D細胞培養，胚胎學研究、細胞疾病模型)、臨床應用(細胞治療、誘導組織再生、誘導血管再生)、產業化應用(用藥預測、損傷修復、再生醫學、修復、替代病變組織和器官)等領域發揮突破性作用”。尤其是那些渴望創新性思維的醫學機構，是藍光英諾首選的合作目標。
“以藥物研發為例，人體環境是三維空間，但以往的體外細胞研究是基于二維空間的平面實驗，得到的結果很難真實反映人體真實情況，由此帶來治病機制和藥物研究的結果最終難以用于臨床，從而限制了藥物的開發范疇。”康裕建說，“3D生物打印技術能實現這樣的研究突破。我們愿和那些渴望突破研發瓶頸的機構合作，助力他們實現科研成果轉化和發展。因為3D生物打印和生物磚直接取自人體干細胞，其生理和病理狀態以及對藥物的反應都最接近于人體，遠遠優于現有的二維細胞培養和動物實驗。因此對新藥研發、藥敏篩查、藥物毒性和安全性檢測等諸多方面都可能優于現有的研究和檢測系統，其結果也更加仿生、精準、安全、有效。”
歷時15年研發器官再造“鑰匙”
在接受記者采訪時，藍光發展董事長楊鏗回憶了和康裕建的合作過程。作為中國西南地區最大規模房地產企業的負責人，楊鏗和所有房地產企業都在尋求轉型一樣，也正在尋找新的投資藍海。彼時，康裕建作為中組部首批“千人計劃”國家特聘專家被四川省政府引進作為四川華西醫院客聘教授，當時也在為自己的科研找尋突破機會。在共同的平臺上，兩人有了多次交流。
而在此之前，康裕建在再生醫學和干細胞研究領域已經擁有十多年的科研經驗。2001年，他在美國路易維爾大學工作期間，曾參與幫助學校成功實施了世界第一例全心臟移植手術，這類手術全球一共進行了14例。但每例價格高達25萬美元、需要150磅體重以上成年男性才能承受的手術要求，讓該手術深受成本、應用范圍及生產工藝困擾，無法獲得美國FDA批準。
3D打印技術的出現，讓康裕建也想以此方法解決這個難題。他打出了人工心臟，并在豬身上實現了世界首例3D打印人工心臟全新置換手術的成功，但還有難題沒有解決——因為當時打印的人工心臟不具備生物活性，無法解決血管內皮化、血管堵塞等問題。
如何能把以上兩個問題都解決?早在1996年到1997期間，康裕建就在美國最權威的生物科學雜志JBC和JCI上發表了兩篇關于轉基因的論文。眾所周知，一個胚胎干細胞能在不同的時間分化生長為不同的器官，最終成為一個完整的人，但卻沒有人能清楚地解釋為什么它能在不同的時間產生不同的分化。康裕建對此展開了研究，“干細胞+3D打印=3D生物打印”的概念就此誕生。
“在過去15年中，我只做了一件事——專注于再生醫學和干細胞研究領域。”康裕建表示。憑借15年的積累和持續研究突破，他開創性地研發了生物磚技術，用于復制胚胎發育時期的各種微環境，這將使干細胞在體外可以得到精確的定向分化控制，讓器官打印成為可能，是器官再造的“鑰匙”。
楊鏗對發展人類健康事業具有天然的敏銳度。“藍光發展的目標是打造人居藍光+生命藍光。其中，地產+現代服務業屬于人居藍光，生物醫藥及3D生物打印則屬于生命藍光，完全符合公司戰略轉型、雙輪驅動的遠景目標和長遠規劃。因此，我決定投資3D生物打印這個項目。”
康裕建的研究此時也急需資本推動。因為有了生物磚這個構建器官的生物材料之后，實現器官再造還需要兩件關鍵性的工具：云計算大數據平臺和3D生物打印機。前者為3D生物打印提供了精準的數字模型，讓組織、器官打印有了數據基礎;后者則能讓細胞實現精準排列分布。
但如果要盯著最后打印出來的器官作為3D生物打印標志性的成績，那無疑還需要很長的路要走，盡管是血管，眼看著可以打印出來了，但是還需要經過國家的批準等等各個環節。而眼下，在應用精準醫療領域，藍光英諾的技術很快就可以大展身手。
“舉個例子，全中國高血壓和高血脂、高血糖長期用藥的病人今年底達到7億人。目前醫生開藥的唯一辦法就是按經驗估算，先試著吃，試了一段時間不行再換。如果說這些人一年吃3000到5000塊錢的藥，而這個藥還不一定是適合他的。而通過專業的技術檢測，則不需要這么高成本且復雜的環節。假定技術檢測一個人只收1000塊錢，那么一年的市場就有7000億!我們的要求不多，就占市場總量的1%，那就是70個億。此外，對于每個人藥量不同的問題，3D生物打印還可以做到為每一個人量身打印藥片。打印藥片這件事美國FDA今年3月份已經批準了。”
搭建平臺激發應用市場
值得一提的是，國務院發布的《中國制造2025》也明確指出，實現生物3D打印，誘導多能干細胞等新技術的突破和應用。中信建投研究員蘇雪晶認為，3D生物打印的優勢在于其所具備的復雜制造技術特點，對個性化需求強烈的生物醫學領域應用價值巨大，將面臨上千億美元的市場。
世界3D打印技術產業聯盟秘書長羅軍則在發布會現場表示，“3D打印是解決健康產業個性化需求和規模化制造這對矛盾的方案之一。3D生物打印在提升現有醫療技術水平，比如個性化醫療方面，會大有作為。”這個觀點和出席發布會的中國工程院院士戴尅戎教授不謀而合，“3D生物打印的定制性對于個性化治療是個福音。”
醫療影像云平臺則是3D生物打印的前期應用市場。據任東川介紹，3D生物打印首先可以衍生出3D看片系統，包括醫患交互式看片、問診系統。患者可以將自己的二維影像數據上傳至平臺，轉化為三維影像，直觀展現出患者病灶，便于患者了解病情，降低醫患溝通難度，在此基礎上，患者可選擇適合自己的醫生，進行相關診斷咨詢。還可以幫助醫院升級現有信息化系統，提升歷史病歷數字化能力和大數據挖掘能力，實現中小型醫院遠程會診。
“醫療影像云平臺還能在手術仿真、手術導航、術前模擬等方面發揮作用，提高手術成功率，減少真實手術時間，降低患者痛苦。同時，將醫學病例存入數據庫，不斷優化醫療方案和手術流程，為智慧醫療奠定基礎。”任東川說。
藍光英諾戰略合作伙伴四川大學華西醫院在3D影像系統的運用方面已有成功經驗。該院骨科脊柱外科專業劉浩教授團隊采用3D影像系統，為一名多節段頸椎間盤突出伴椎管狹窄的患者實施了頸椎椎板單開門椎管擴大成形術;2014年11月，該院血管外科袁丁博士與四川大學再生醫學研究中心聯合，利用藍光英諾3D影像系統完成外圍手術期評估，成功為一例復雜瘤頸腹主動脈瘤老年患者實施了腹主動脈瘤覆膜支架腔內修復術(EVAR)。
據楊鏗介紹，未來，中國首個A級醫學影像數據云中心將在四川成都建成。“這個平臺的建成不僅為3D生物打印提供可行的數字模型支撐，而且為精準醫療提供了解決未來發展瓶頸問題的有效工具。”四川省副省長陳文華一行在上個月赴藍光英諾調研后，也決定在四川省成立精準醫療推進領導小組，支持3D生物打印研發工作。
藍光英諾希望借助其獨創的醫療影像云平臺、生物墨汁、生物打印機和打印后處理系統四大核心技術體系，建立3D生物打印創新鏈，和世界范圍內各大醫療機構、科研院所等共同拓展3D生物打印技術的發展和應用，并由此產生滿足個性化健康需求的產業鏈，推動大健康產業的規模化發展。
有人、有技術、有市場，令楊鏗信心百倍。“藍光發展堅定不移地選擇3D生物打印項目作為公司戰略轉型、雙輪驅動的核心產業。我們期待和全世界共享生命健康事業。”
