美国卫生高级研究计划局近日宣布了其首个重大生物打印器官资助计划的首批入选团队，标志着国家层面正强力推动从实验室规模到“人体尺寸、全功能器官”的跨越。

这项名为“个性化再生免疫活性纳米技术组织”的计划，旨在应对美国可移植器官严重短缺的危机。其目标是在数小时内制造出功能完整的器官，以拯救每年在等待中去世的数千名患者。

来自卡内基梅隆大学、维克森林大学、威斯研究所、加州大学圣地亚哥分校和德克萨斯大学西南医学中心的研究团队被选中，将开发包括肝脏和肾脏在内的高级生物打印器官。这些器官旨在使用患者特异性细胞或来自生物库的细胞，以期实现在无需免疫抑制药物的情况下正常工作。

ARPA-H局长Alicia Jackson博士表示，打印出精准匹配、功能正常的人体器官，将从根本上改变移植医学的可能性。该计划在五年内的总预算高达1.768亿美元，资助将以“执行者奖项”的形式发放，且取决于每个团队能否达到激进的里程碑目标。

PRINT计划经理Ryan Spitler博士指出，该计划异常艰巨，需要在细胞制造、生物反应器设计和3D打印技术方面取得重大突破，才能可靠地制造出功能与真实器官相似的器官。计划的进展有望大幅缩短等待时间，消除对终身免疫抑制药物的需求，并为未来其他器官的生物打印解决方案打开大门。

各研究团队已设定具体目标。卡内基梅隆大学将专注于开发具有成本效益、免疫兼容的生物打印肝脏，目标是在五年内启动首次人体试验。

维克森林大学致力于生产临床级、血管化的肾组织以增强肾功能。威斯研究所的研究人员正在利用成体干细胞设计通用、临床规模的肝组织。加州大学圣地亚哥分校正在开发可规模化的患者特异性生物打印肝脏。德克萨斯大学西南医学中心则旨在制造能够完全恢复功能的、可用于移植的肝脏。

然而，制造功能正常、人体尺寸的生物打印器官极具挑战性。复制包括血管、胆管和其他微观结构在内的复杂组织结构，正挑战着当前3D打印和组织工程学的极限。免疫兼容性、扩大生产规模、监管审批以及成本和可及性都是主要的障碍与挑战。

使用患者来源或生物库来源的细胞进行生物打印正日益受到重视，因为它直接解决了移植中的免疫排斥和器官稀缺两个关键障碍。整个生物打印领域都在取得这一方面的进展。

例如，Matricelf公司已授权一项3D生物打印方法，该方法将患者来源的干细胞与细胞外基质相结合，用于制造组织和器官再生所需的植入物。乌得勒支大学的研究人员开发了GRACE系统，这是一个利用实时成像技术优化细胞定位的3D生物打印系统，用于生产具有增强血管网络和多层结构的组织。