記者俞陶然

  你聽說過“類器官”嗎？這是一個3D列印科技應用於生物醫藥的前沿領域。近日，上海大學蘇佳燦教授團隊牽頭完成的最新成果登上國際權威期刊《先進材料》，介紹了“骨類器官”體外製備成果。這個科研團隊已實現骨類器官1.0版製備，未來計畫完成版本反覆運算，應用於骨科手術。

  上海大學轉化醫學研究院院長蘇佳燦介紹，所謂類器官，是利用成體幹細胞或多能幹細胞進行體外三維培養，所形成的具備一定空間結構的組織類似物。類器官的“類”字意味著它並不是真的人體器官，但可以在結構與功能上類比真實的器官，並能進行長期穩定的傳代培養。

  過去十餘年，多種類器官已在實驗室裏誕生。2009年，科學家利用老鼠的LGR5+腸道幹細胞在體外培育出腸道類器官；2011年利用人源幹細胞培育出腸道類器官；2013年利用人源幹細胞培育出腦類器官；肝、腎、胰類器官也相繼培育出來。2018年，《自然·方法》雜誌將類器官科技評為“年度方法”。

  能否利用這種技術培育出骨類器官？2022年，蘇佳燦帶領團隊啟動了國家自然科學基金委重點專案“基於DNA水凝膠空間特徵化骨類器官構建及其再生修復研究”，探索將骨類器官應用於骨折、類風濕性關節炎、强直性脊柱炎等疾病治療。

  如今，這個項目的階段性成果誕生了。科研團隊採用數位光處理生物列印科技，列印出骨頭的3D結構，實現了骨組織複雜結構的精確複製。生物墨水是生物3D列印的重要原材料，他們研製了一種新型生物墨水，由甲基丙烯醯化明膠、甲基丙烯醯化海藻酸鈉、羥基磷灰石組成。這種生物墨水不僅能模仿天然骨基質的複雜性，還具有自我礦化和細胞分化能力。“骨頭裏有很多礦物質，是一種硬組織。”蘇佳燦解釋，“我們製備骨類器官的原料是軟組織細胞，但經過體外培育，這些細胞不但會分化，還能自我礦化，成為類似骨頭的硬組織”。

  骨類器官有什麼臨床價值？據介紹，現時臨床採用的6—8釐米以上大型骨缺損修復方法存在明顯缺陷，需要更有效的方法來增强骨再生，並加速癒合。椎體壓縮骨折等嚴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的後遺症。

  已在實驗室誕生的骨類器官是1.0版。為了將這項科研成果推向臨床，蘇佳燦團隊計畫研發骨類器官2.0版和3.0版，目標是不僅與人體骨骼“神似”（內涵是骨），而且“形似”（外形像骨），還要“勝似”——未來取下病人的一小塊皮膚，選取出裡面的幹細胞，有望3天內將它們培育成骨類器官，再植入病人體內。這種替代傳統手術治療的方法如果用於臨床，將為骨科臨床治療帶來一場革命。

  中國科學院院士、上海大學校長劉昌勝表示，近年來，上海大學緊緊圍繞“四個面向”，服務國家戰畧和區域重大需求，佈局實施“五五戰畧”，尤其是面向人民生命健康，聚焦生物醫藥領域，圍繞老齡化疾病治療和康復，聚焦天然藥物創制、生物醫用材料與器械研發，打造智慧診斷、精准治療、智慧康復特色高峰，助力上海生物醫藥先導產業發展。此次骨類器官的製備成功，是科研團隊追卓越、創一流的成果展示，也是上海大學持續實施有組織的科研重要產出，有望為眾多患者帶來福音。