2013年3月23日 星期六

3D生物印表機技術既將成熟? ( 3D bio printing will become an new technology applied in human life? )

3D生物印表CAD軟體,未來可望打印出人體器官

3D設計、工程及娛樂軟體的領導者歐特克公司( Autodesk )宣布,他們正和3D生物印表機Organovo公司合作一項研究計畫,研發可打印出血管,肝臟組織和其餘人體器官的電腦輔助設計( CAD )工具。日前兩家公司發表這項合作計畫,雙方總裁興奮地透露這次結盟的計畫細節。

這次合作對Organovo來說,將會有戲劇性的大突破。他們擁有的生物印表機可建置細胞,長成可應用在醫學研究的人體組織,這些功能強大的先進產品,應用軟體卻像是從阿波羅時代傳下來一般的陳舊,研發人員每每想利用這些印表機都必須從寫程式著手,等於完全從頭開始,以及忙著處理程式中的錯誤,做實驗對他們而言簡直是種奢求。

Organovo執行長Keith Murthy表示:「這項研究所跨足的領域,多到讓我們覺得再加一個軟體設計絕對不是好主意,現在,有了專業3D 設計軟體,一定會加速研發人員實驗的進度,這也讓外界相關專家們更容易了解我們系統。」

現在讓我們一窺Autodesk的世界。這個電腦輔助設計軟體的龍頭在許多領域上,不論是建築或工業設計都獨占鰲頭,此外,Autodesk旗下的軟體應用在17部電影製作,更為這些電影在奧斯卡金像獎中奪下最佳視覺效果大獎,包含阿凡達擬真生物的特效處理。

現在這項與Organovo的合作,將軟體技術與生物印表機設備製造商做結合,開始創造出有生命的東西。

在Autodesk帶領14人團隊,掌管生物/微細/程式化部門的主管Carlos Olguin表示:「地球上過去二十年來所設計或建造的,不論是建築、汽車或桌子多少都有用到我們的軟體,但這些都是死的、無生命的。現在,生命這奧妙的議題在工程上漸漸有了設計萌芽的空間,開始談論專業,可以講究品管,甚至是可重複的,生物學也可以說是工程的一個學門。」

這項合作計畫在2013年開始積極地進行,但若要談任何重大的科學突破則言之過早,合作總要先有一段整併適應期。

Olguin說:「從許多方面來看,第一項合作主要是技術的轉移,生物打印的軟體設計還在寫命令列引數(commend line)的階段,即使如此,就算第一版軟體只有使用者介面、參數模型,以及過去10到15年用在電腦輔助設計的方案,就生物打印來說,仍會是一項重大的突破。」Murphy指出:「我們的團隊迫不急待想展開第一步,嘗試那些運用在3D軟體的操作方式,例如,我們之前不清楚什麼才是最好的操作路徑,但現在有這些軟體設計程序的工具輔助,我們可以更清楚掌握所有的可能性,以及在重複嘗試有效方法上更有效率。」

此外,Olguin深信這次的合作能讓Autodesk的程式設計師有不同的思維,他指出,這次的設計程序不同於以往傳統方式,過去工程師們所得到的成果,就是當初所設計的模樣,但這次利用幹細胞一層層打印出一組活的組織,設計師或工程師們必須要能掌握任何可能的意外生長狀況。


這一切聽來真的很不可思議,但真正的問題來了:我們何時可以用這機器打印出一副腎臟來呢?答案恐怕令人不甚滿意。
現階段就算要打印出一個略微精密的組織,像是能用來修補心臟病發引起的心肌肉組織,都還得等上數十年,但先別太失望,總是得一步步來,他說道:「之前已經成功地從病人取下的細胞打印出血管組織,因為全由人體細胞構成,因此可以擴張也可以收縮,韌性也足以供移植使用,只是還沒進入移植階段。」
Organovo研發平台上的第一個應用是打印簡單的組織,預期在五到六年後可進行臨床實驗。
這樣的時程以現今日新月異的智慧型手機發展來比擬,等同於一世紀那麼久,但就醫療研究而言,這可說是進展神速,在此之前,Organovo仍會持續研發,繼續經營會帶來穩定收益的藥廠事業,他表示:「這對剛起步的生命科學公司來說,可算是很少見的事情。」

Organovo在學術研究領域向來保持優良紀錄,不僅與史丹佛、哈佛大學合作,所發表的一系列論文更是引起生物醫學界不小的迴響,Murphy的終極目標是希望更多人投入實驗,他表示:「對我來說,想要讓實驗成功,必須讓我們的平台更開放,讓更多的人可以加入。」

只可惜,對那些想要扮演科學怪人博士的人來說,這樣的軟體或是Organovo的打印機短期內還沒有上市的計畫,但Murphy覺得,未來Organovo可以為生物醫學推出訂製服務,像Shapeways 3D打印購物網一樣,只是他們提供訂購皮膚組織的服務。

他進一步表示:「正確來說,整個3D打印的市場已日漸普及,到達一天可生產1千到1萬件可用產品的程度,相對而言,3D生物印表機仍在發展曲線的另一端,進展比較接近以前過時的記憶體:打孔卡階段,而不是現在先進的筆電時代。」


Autodesk跨足3D生物列印,開發可設計人類活體組織的CAD軟體

領先業界的CAD軟體公司Autodesk宣布它跟生物印表機製造商Organovo合作開發立體設計軟體,可用於設計和印製人類活體組織(living tissue)。對於軟體遍及工業和建築設計的Autodesk來說,這個領域可讓它將觸手伸進新領域,提供研究人員新工具。

Organovo的生物繪圖機(bioplotter)是少數可以製作活體組織的機器之一,運作原理跟標準桌上型立體印刷機很像,只不過所用的材料不是ABS樹脂,而是活生生的細胞。

製作活組織時,生物繪圖機將膠狀的原料印製成組織支架,然後將細胞放在支架上,之後會形成可用來發展新藥物的活組織。

價格和供貨量等相關細節都尚未公開,雖然資訊不多,但是兩間公司都對這系統的潛力感到興奮不已。

Organovo的執行長Keith Murphy說道:「對於發展立體生物印刷機的新軟體,Autodesk是一個很棒的合作對象。這次結盟將可以引領生物印刷的進步,像是提高系統彈性和內部產量,還有Organovo客製化生產立體組織的長期潛力。」

Autodesk資深副總裁暨科技長Jeff Kowalski說:「生物印刷有改變世界的潛力。這項技術結合了工程、生物學和立體印刷,因此對Autodesk來說是很自然的選擇,與Organovo合作探索這個新興領域、共同成長,將可以產生迷人且驚人的醫學研究進展。」

即使能夠解決為人類印製器官或是組織的技術難題,任何發展出來的成果都必須經過複雜的臨床試驗,以及美國食品藥物管理局和國際相關單位的審查。

不過,光是等著看醫學研究人員和擅於自己動手的生物駭客(編按:biohacker,對生物技術或是基因工程具有業餘愛好的人)到底會做出什麼,就令人感到雀躍不已。


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1 則留言:

匿名 提到...

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