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为了解生物打印临床研究进展,菲律宾研究人员开展相关主题研究,发现其仍处早期,多聚焦癌症精准医疗与再生。该研究为后续科研指明方向,推荐科研读者阅读,一同探索生物打印临床转化的奥秘。
在医学领域,器官移植一直是许多重症患者重获新生的希望,但现实却给这一希望蒙上了阴影。一方面,器官供体严重短缺,无数患者在漫长的等待中苦苦挣扎,甚至失去生命;另一方面,移植后的排斥反应又像一颗 “定时炸弹”,时刻威胁着患者的健康和生命安全。与此同时,传统药物研发过程中,由于缺乏能精准模拟人体组织的模型,许多药物在临床试验阶段折戟沉沙,耗费了大量的时间、人力和财力。
为了解决这些难题,组织工程学应运而生,就像是医学领域的 “魔法工厂”,致力于在实验室中制造出能替代人体组织和器官的产品。而 3D 打印技术的出现,更是为组织工程学注入了强大动力,生物打印(bioprinting)技术就此诞生。生物打印就像是一台神奇的 “细胞打印机”,它能将活细胞精准地 “打印” 在生物相容性支架(生物墨水,bioink)上,构建出三维结构,实现组织和器官的再造。
在实验室里,生物打印已经取得了不少令人瞩目的成果,成功 “打印” 出了连接组织、肌肉组织、皮肤等,还能将复杂的神经结构和血管系统融入其中,甚至制造出用于疾病模拟和药物筛选的体外模型。然而,当生物打印从实验室走向临床应用时,却像是进入了一片迷雾森林,人们对它的进展了解十分有限。大多数已有的研究都聚焦在临床前阶段,对于生物打印在真正的临床试验中的情况,却缺乏系统的梳理和总结。
在这样的背景下,来自菲律宾的研究人员(第一作者为 Yumi Briones)决心拨开这片迷雾。他们在《3D Printing in Medicine》期刊上发表了名为 “Assessing the landscape of clinical and observational trials involving bioprinting: a scoping review” 的论文。通过这项研究,他们发现生物打印目前仍处于临床研究的起步阶段,主要集中在为癌症精准医疗和再生医学制备患者特异性组织方面。这一发现意义重大,就像为生物打印在临床研究的道路上立起了一块关键的 “里程碑”,为后续研究指明了方向。
为了开展这项研究,研究人员采用了一系列关键技术方法。他们在多个权威数据来源,包括国际临床试验注册平台(ICTRP)、ScanMedicine、Cochrane 对照试验中心注册库(CENTRAL)等数据库,以及 ClinicalTrials.gov 和菲律宾健康研究注册库(PHRR)等一级注册平台,展开了全面搜索。搜索时,他们巧妙运用特定关键词,像 “bioprint*” 以及 “bioprint”“bioprinted”“bioprinting” 等,尽可能全面地找到相关研究。随后,他们仔细筛选,去除重复记录,并通过双人独立审查,依据预先设定的标准确定最终纳入的研究,最后对数据进行整理和分析。
下面来看看具体的研究结果。在研究选择方面,研究人员最初搜索到 36 条记录,经过去除重复和严格筛选,排除那些不符合生物打印定义或并非临床研究的记录后,最终确定了 11 项符合标准的临床研究。这就好比在众多 “沙粒” 中,精心筛选出了最有价值的 “金子”。
在一般研究特征上,这 11 项研究中,7 项是干预性研究,4 项是观察性研究。注册时间跨度从 2016 年到 2023 年,其中 2021 年新发布的试验数量最多。从地域上看,中国开展的试验最多,有 5 项;其次是韩国和美国,分别有 2 项;法国和希腊也有参与,但希腊的试验因资金不足而撤回。这些数据就像一幅 “地图”,清晰地展示了生物打印临床研究在全球的分布和发展轨迹。
在生物打印的应用方面,7 项试验旨在生物打印体外模型,4 项则致力于将生物打印构建体植入患者体内。在体外建模试验中,大多数聚焦于癌症研究,如卵巢癌、血液恶性肿瘤、结直肠癌和胰腺癌等。这些试验大多使用自体肿瘤组织作为细胞来源,很多都提到了 “精准”“个性化” 等理念,希望能为癌症治疗提供更精准的方案。例如,有的试验用生物打印的肿瘤组织或类器官来预测药物敏感性,评估模型对药物治疗的反应以及与患者反应的相关性 。另外,还有两项非癌症相关的体外建模试验,一个试图通过生物打印体外模型改善心肌梗死患者的风险分层,另一个则是生物打印皮肤替代物。
在植入试验中,所有试验都是干预性的,常常提及 “再生” 相关概念。有针对外周肢体动脉疾病和甲状腺癌等内部疾病的试验,也有针对小耳畸形和糖尿病足溃疡等外部疾病的试验。比如,中国的一项试验尝试用自体干细胞生物打印血管,用于治疗外周肢体动脉疾病;美国的一项试验则为小耳畸形患者定制生物打印耳廓 。这些试验的结果为生物打印在临床治疗中的应用提供了宝贵的实践经验。
在讨论部分,研究人员指出,与自 2007 年以来发表的 3000 多项生物打印研究相比,2016 年以来涉及生物打印的临床试验仅有 11 项,这反映出将组织工程转化为临床应用的困难,也显示出生物打印技术仍处于发展初期。体外建模比植入应用更受欢迎,可能是因为植入涉及更多的安全风险、法规和伦理问题。同时,所有明确细胞类型的试验都使用了自体细胞,虽然自体细胞有降低排斥风险等优势,但临床研究中使用同种异体(allogeneic)细胞的探索仍有待加强。
这项研究具有重要意义。它首次对生物打印在临床和观察性试验阶段的情况进行了系统梳理,为研究人员提供了一个全面了解生物打印临床研究现状的窗口。通过分析这些试验,研究人员发现了生物打印在临床研究中存在的问题和挑战,也明确了未来的研究方向。比如,后续研究可以加强对同种异体(allogeneic)细胞在生物打印中应用的探索,优化生物打印方法并详细报告,提高研究的透明度和可重复性。随着生物打印相关试验的不断增加,这个研究框架将像一个 “指南针”,持续为监测该领域的发展提供指引,推动生物打印技术从实验室更好地走向临床,为更多患者带来新的希望。