T&R Biofab3D打印心脏病新疗法获专利授权，预计利润回报丰厚

2022年7月19日，南极熊获悉，韩国3D生物打印专家T&RBiofab为一种创建人体组织的方法申请了专利，这种方法有望开发出一种无需让病人进行开腔手术的心脏病治疗新模式。

科学家们利用T&R Biofab的工艺，已经证明有可能创造出100微米的心脏球状体，能够在移植后使受损组织再生。虽然这项技术目前仍处于临床前阶段，但该公司在日本的专利批准可能具有重要意义，因为据说在日本国内唯一一家拥有类似产品的开发商已经以6亿美元的价格将其授权出去。

△成像显示8周后球状体样本中发生的心脏纤维化。图片来自T&R Biofab。

再生心脏疗法

根据CDC发布的心脏病统计数据显示，心脏疾病是导致美国大多数公民死亡的主要原因。因此，强大的心脏疗法的发展对许多美国人来说是一个生死攸关的问题。然而，尽管围绕着这个问题拥有很大的紧迫性，但T&R Biofab公司负责心脏新疗法研究背后的科学家却表示目前的治疗方法是依旧是不现实的。

由于传统移植类手术或者心脏植入泵的方法存在很多限制和弊端，所以科学家们已经将基于细胞的再生治疗方法确定为一种新的替代方案。

一般来说，这种方法涉及使用人类多能干细胞衍生的心肌细胞（使心脏收缩的细胞）来开发可移植的组织，去年Matricelf等公司在创建3D生物打印的神经植入物方面采取了类似的做法。

在心脏3D生物打印研究领域，科学家们也在不断取得新的进展。据悉，哈佛大学的一个团队最近发现他们能够生产出功能性的多层心脏组织。然而，正如T&R Biofab研究人员在他们开发球状体心脏论文中指出的那样，干细胞的异质性仍然是一个问题，这使得它们极难长期储存和使用。

T&R Biofab领导的研究团队在论文中表示："心脏手术目前主要的问题，包括人类多能干细胞的异质性，可能会引起致瘤性和心律失常，并影响它们的长期储存，导致它们在植入患病心脏后的存活率、保留率和体内移植率低。这些问题必须在追求临床应用之前得到解决"。

△科学家们创造细胞聚合体的方法。图片来自T&R Biofab。

提高心脏组织的生存能力

科学家研究的早期突破之一是他们发现分化群71（CD71）表面蛋白是创建由同质干细胞成形组织的关键。虽然CD71在人体内一般用于输送铁，但研究人员发现它在心脏中也发挥着重要作用。当它被添加到组织中时，可以促进微纤维细胞的生长。

在想出提高细胞存活率的方法后，研究团队随后转向开发一种在储存期间能够更好地保存组织的方法，这可能是其未来临床使用的关键。为了实现这一目标，该团队提出了心脏球状体的想法，基体是由人体多能干细胞组成，当它们聚合在一起时，能够存活更长的时间。

作为测试这些结构的长期生存能力的一种手段，科学家们后来创建了原型，然后用液氮将其冷冻。6个月后解冻时，发现每个球状体的大小都是一致的，而且80%的组织细胞仍然是有活力的。在较短的7天试验中，样品也明显比单细胞或较大的聚合体集群存活时间长。

研究团队在最后阶段证明了其整体方法的有效性，随后他们通过将球状体植入心脏骤停的老鼠体内，对其进行测试。结果发现那些接受新型心脏组织治疗的老鼠比接受普通干细胞治疗的老鼠表现出更高水平的心脏功能。

科学家们在他们的论文中总结说："本研究中描述的方法对于在临床环境中生产现成的人体多能干细胞是简单而有效的。本研究中建立的微心脏球状体可以被保存和储存；它们在缺氧条件下和体内表现出卓越的生存能力。然而，尽管我们得到了几个有意义的结果，但在未来的更复杂植入方法得研究中，如27G NOGA导管系统和对大型动物的适用性，被认为是本研究的局限性。"

△T&RBiofab此前已成功将肝脏组织植入动物试验对象体内。照片来自T&R Biofab。

尽管可行的3D生物打印软组织移植离现实仍有一段距离，但这项技术在实验室环境中在不断取得进展。T&R Biofab发现，在去年进行3D生物打印肝脏组织动物试验项目中，他们的科学家复制了人类肝脏的 "小叶"。

最近，加州大学伯克利分校的研究人员也发现了一种通过冷冻来确保3D生物打印结构的活力的方法。该团队的 "3D冷冻打印 "新方法允许细胞逐层交联，从而产生具有再生医学研发潜力的自支撑结构。

关于T&R Biofab的微心脏球状体技术背后的研究在题为 "冷冻保存的三维微心脏球状体在心肌梗塞治疗中的效果和应用/Effectand application of cryopreserved three-dimensional microcardiac spheroids inmyocardial infarction therapy"的论文中作了详细介绍。

这项研究是由Soon-Jung Park, Hyeok Kim, SunghunLee, Jongsoo Kim,Taek-Hee Jung, Seong Woo Choi, Bong-Woo Park, Sun-Woong Kang,David A. Elliott, Edouard G. Stanley , Andrew G. Elefanty, Kiwon Ban, Hun-JunPark and Sung-Hwan Moon共同撰写。