記者 俞陶然

  你聽(tīng)說(shuō)過(guò)“類(lèi)器官”嗎？這是一個(gè)3D打印技術(shù)應(yīng)用于生物醫(yī)藥的前沿領(lǐng)域。近日，上海大學(xué)蘇佳燦教授團(tuán)隊(duì)牽頭完成的最新成果登上國(guó)際權(quán)威期刊《先進(jìn)材料》，介紹了“骨類(lèi)器官”體外制備成果。這個(gè)科研團(tuán)隊(duì)已實(shí)現(xiàn)骨類(lèi)器官1.0版制備，未來(lái)計(jì)劃完成版本迭代，應(yīng)用于骨科手術(shù)。

  上海大學(xué)轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)研究院院長(zhǎng)蘇佳燦介紹，所謂類(lèi)器官，是利用成體干細(xì)胞或多能干細(xì)胞進(jìn)行體外三維培養(yǎng)，所形成的具備一定空間結(jié)構(gòu)的組織類(lèi)似物。類(lèi)器官的“類(lèi)”字意味著它并不是真的人體器官，但可以在結(jié)構(gòu)與功能上模擬真實(shí)的器官，并能進(jìn)行長(zhǎng)期穩(wěn)定的傳代培養(yǎng)。

  過(guò)去十余年，多種類(lèi)器官已在實(shí)驗(yàn)室里誕生。2009年，科學(xué)家利用老鼠的LGR5+腸道干細(xì)胞在體外培育出腸道類(lèi)器官；2011年利用人源干細(xì)胞培育出腸道類(lèi)器官；2013年利用人源干細(xì)胞培育出腦類(lèi)器官；肝、腎、胰類(lèi)器官也相繼培育出來(lái)。2018年，《自然·方法》雜志將類(lèi)器官技術(shù)評(píng)為“年度方法”。

  能否利用這種技術(shù)培育出骨類(lèi)器官？2022年，蘇佳燦帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)啟動(dòng)了國(guó)家自然科學(xué)基金委重點(diǎn)項(xiàng)目“基于DNA水凝膠空間特征化骨類(lèi)器官構(gòu)建及其再生修復(fù)研究”，探索將骨類(lèi)器官應(yīng)用于骨折、類(lèi)風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、強(qiáng)直性脊柱炎等疾病治療。

  如今，這個(gè)項(xiàng)目的階段性成果誕生了。科研團(tuán)隊(duì)采用數(shù)字光處理生物打印技術(shù)，打印出骨頭的3D結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了骨組織復(fù)雜結(jié)構(gòu)的精確復(fù)制。生物墨水是生物3D打印的重要原材料，他們研制了一種新型生物墨水，由甲基丙烯酰化明膠、甲基丙烯酰化海藻酸鈉、羥基磷灰石組成。這種生物墨水不僅能模仿天然骨基質(zhì)的復(fù)雜性，還具有自我礦化和細(xì)胞分化能力。“骨頭里有很多礦物質(zhì)，是一種硬組織。”蘇佳燦解釋?zhuān)?ldquo;我們制備骨類(lèi)器官的原料是軟組織細(xì)胞，但經(jīng)過(guò)體外培育，這些細(xì)胞不但會(huì)分化，還能自我礦化，成為類(lèi)似骨頭的硬組織”。

  骨類(lèi)器官有什么臨床價(jià)值？據(jù)介紹，目前臨床采用的6—8厘米以上大型骨缺損修復(fù)方法存在明顯缺陷，需要更有效的方法來(lái)增強(qiáng)骨再生，并加速愈合。椎體壓縮骨折等嚴(yán)重骨折也需要更有效的臨床方案，以減輕病人的痛苦，避免骨水泥硬化帶來(lái)的后遺癥。

  已在實(shí)驗(yàn)室誕生的骨類(lèi)器官是1.0版。為了將這項(xiàng)科研成果推向臨床，蘇佳燦團(tuán)隊(duì)計(jì)劃研發(fā)骨類(lèi)器官2.0版和3.0版，目標(biāo)是不僅與人體骨骼“神似”（內(nèi)涵是骨），而且“形似”（外形像骨），還要“勝似”——未來(lái)取下病人的一小塊皮膚，提取出里面的干細(xì)胞，有望3天內(nèi)將它們培育成骨類(lèi)器官，再植入病人體內(nèi)。這種替代傳統(tǒng)手術(shù)治療的方法如果用于臨床，將為骨科臨床治療帶來(lái)一場(chǎng)革命。

  中國(guó)科學(xué)院院士、上海大學(xué)校長(zhǎng)劉昌勝表示，近年來(lái)，上海大學(xué)緊緊圍繞“四個(gè)面向”，服務(wù)國(guó)家戰(zhàn)略和區(qū)域重大需求，布局實(shí)施“五五戰(zhàn)略”，尤其是面向人民生命健康，聚焦生物醫(yī)藥領(lǐng)域，圍繞老齡化疾病治療和康復(fù)，聚焦天然藥物創(chuàng)制、生物醫(yī)用材料與器械研發(fā)，打造智能診斷、精準(zhǔn)治療、智慧康復(fù)特色高峰，助力上海生物醫(yī)藥先導(dǎo)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。此次骨類(lèi)器官的制備成功，是科研團(tuán)隊(duì)追卓越、創(chuàng)一流的成果展示，也是上海大學(xué)持續(xù)實(shí)施有組織的科研重要產(chǎn)出，有望為眾多患者帶來(lái)福音。