3D生物打印组织能否解决全球器官捐献危机？

• 必须大幅改革器官移植，以极大改善全球危重病患者的生活。

• 使器官需求与供给相匹配是一个充满挑战且压力巨大的过程。

• 生物打印组织可能彻底变革医学领域，并有潜力消除对捐献器官的需求。

世界已经走出新冠疫情大流行，疫情使全球医疗系统陷入危险困境，并迫使各国政府迅速重新评估如何向公民提供医疗服务。如今，随着各国人口中慢性病发病率不断上升，全球各国正聚焦于如何减少住院时间，并为快速移植提供支持。

大多数国家的器官捐献登记系统采用人工方式匹配捐献者与受者。这通常由国家级机构完成，并借助少数依据血型以及捐献者与受者所在地距离等条件进行匹配的自动化系统。然而，这一体系在匹配器官供需方面存在固有挑战，具体包括：

捐献登记失败

并非每位登记的器官捐献者都能最终完成捐献，原因可能是医疗、宗教或其他方面的。器官匹配也很少能跨国或跨越广阔地域完成，这既是由于可用器官捐献者的数据库共享存在局限，更重要的是器官运输面临的挑战。

匹配需要高度精确

为可能的移植手术匹配捐献者与受者，不仅要考虑血型。其他因素包括：种族、体型和地理位置。由于器官在人体外的存活时间有限，通常在摘取到移植之间仅有数小时，因此必须考虑医院之间的距离。肝脏、胰腺和肠道器官须在12小时内完成移植，心脏和肺须在6小时内完成移植。

需求超过供给

鉴于重要器官需求旺盛，病情恶化的患者往往获得优先考虑，并排在移植等候名单的最前列。这使得近期确诊、急需合适捐献者的患者机会受到威胁，使其陷入无限期等待替代器官的境地。在美国，仅美国一地每 10分钟就有一名新患者被加入全国移植等候名单，这进一步加剧了流程的复杂性，并扩大了器官供需缺口。

移植后的器官排斥反应也令人深感担忧。必须使用免疫抑制剂来阻止受者机体排斥捐献器官，但这些药物存在长期医学副作用，进一步加重了受者的负担。

生物打印组织可能彻底变革医学领域，并有潜力消除对捐献器官的需求。

截至2022年11月，美国等待部分特定器官移植的候选人数。Image: Statista

新冠疫情使全球器官可获得性的等待时间进一步延长。医院优先手术和治疗突然转向并被暂停。医学界不得不应对疫情带来的全新且未知的挑战。移植手术被搁置，而看似健康的人却因这种新疾病丧生，其受感染的器官也不适合用于移植。

上述长期挑战因寻找合适器官的无限期拖延而进一步加剧，移植等候名单上的患者所面临的危机也随之加深。危重病患者因长期住院而失去工作并面临经济压力；作为照护者的家庭成员承受负担；并且因需要长期治疗以维持衰竭器官的功能，健康状况持续恶化。问题繁多且无休无止。

疫情后各国医疗支出有所增加，但仍不足以满足全球需要移植关键器官的公民的需求。政府必须投资研发项目，推动开发能够弥合器官可获得性供需缺口的解决方案。

3D生物打印已展现出巨大潜力，有望成为弥合这一日益扩大的缺口的重要均衡工具。3D生物打印解决方案具有患者特异性，使用患者自身的干细胞制成。这几乎可以杜绝移植的实验室培育组织或器官发生排斥反应。此外，由于生物打印组织可按需制作，它能够减轻器官运输方面的挑战（鉴于器官在捐献者体外的存活时间有限），并有助于减轻政府医疗系统支出以及为治疗付费的患者的经济负担。

生物打印组织是制备由多种组织类型构成的器官的基础，目前已进入成熟阶段。在实验室中开发器官，面临着如何匹配各类器官复杂生物环境的挑战。人们期望通过生物打印技术的进步尽快克服这一挑战，从而重建患者特异性的复杂多组织结构，形成人体内的器官。

生物打印组织的成功案例为许多人带来了希望，例如患有皮肤损伤的退伍军人 需要进行皮肤移植。此外，甚至还有重要工作正在太空中开展，围绕生物打印组织研究进行。在手术中应用生物打印技术在不久的将来更多是现实而非虚构。

过去十年间，技术进步实现了跨越式发展。我们正朝着取得突破的方向前进，这将推动3D生物打印技术的临床转化。当前我们所需要的是多方利益相关者协作，共同推动为生物打印组织解决方案全面融入我们的生态系统做好准备。这需要制定监管框架，将生物打印机同时认定为医疗器械和手术工具。

我们还必须对生物墨水及生物打印所用原材料进行监管，并通过能力建设项目培训外科医生掌握这项变革性的医疗技术。世界经济论坛的医疗健康中心是一个重要的利益相关方召集平台，能够弥合全球监管机构与创新者之间的鸿沟。

Next Big Innovation Labs（NBIL）是世界经济论坛技术先锋企业，正助力推动世界所期望的向个性化医疗和精准检测的转型。NBIL的TRIVIMA系列生物打印机旨在实现生物打印的普惠化，并为更广泛的研究人员群体（他们是材料科学和生物技术领域的创新者）提供可及的工程技术。

首先，该公司将支持化妆品和生命科学领域价值数十亿美元的检测行业，推动其从动物实验转向更具伦理且更具财务可持续性的选择，即在实验室培育的生物打印组织上进行检测。由于监管障碍已被扫清，该公司还计划满足大型制药企业的需求，这得益于美国食品药品监督管理局（FDA）更新的《现代化法案2.0》，该法案现已授权使用生物打印组织作为动物替代品。

监管机构与研究人员需要协作修订医疗规则和法规，为生物打印组织走向临床医生可及之处开辟路径。他们还必须评估潜在器官交易的伦理问题，并对公众进行教育，使人们欢迎这项可能具有变革性的工业4.0技术及其成果进入我们的生活，从而让我们能够过上更健康、更长寿的生活。