聚焦生物打印：现有相关标准符合规范吗？
文章和图片来源： 时间：2023.11.02 点击率：
在快速发展的生物技术领域，3D打印技术已成为医疗健康和解决器官移植、组织工程、药物测试和开发、个性化医疗、神经再生、疾病建模等关键医学难题的希望灯塔。生物打印技术具有颠覆现代医学的潜力，正日益受到研究人员、投资者和医疗保健专业人士的关注。然而，生物打印技术的快速发展也面临着道德考量、法律框架和监管方面的挑战。
*2022年全球3D生物打印市场规模为21.3亿美元，预计到2030年将达到约83亿美元。
为了正视和解决围绕这一革命性技术的复杂伦理问题，乐鱼小编带您深入了解了生物打印产业的核心，将生物打印技术置于公众显微镜下，探讨人造人体器官制造过程中可能会出现的争议，包括人类胚胎干细胞的使用、数字化、临床试验和动物试验等相关的潜在风险。
要了解可行的改进措施，必须深入研究现有的法律和标准，这些法律和标准在确保患者安全、解决伦理问题、维护研究诚信和促进负责任的医学进步方面发挥着举足轻重的作用。这一框架为各个领域提供指导，每个领域都有各自的侧重点。
例如，临床试验和研究伦理部门发挥基础性作用，负责监督人类受试者参与研究和临床试验；机构审查委员会（IRBs）等机构确保知情同意、受试者权利的保护以及对伦理的坚定遵守；美国食品及药物管理局等政府监管机构也肩负着监督医疗器械生产全过程的责任；数据隐私法（如 GDPR 和 HIPAA）也不容忽视，保护敏感医疗数据的存储和使用方面日益重要，同样，在该领域的创新时也必须考虑知识产权问题。
在生物打印领域尤为重要的是干细胞研究，它在科学进步与伦理考量的交叉点上占据着独特的空间，勾勒出包括胚胎干细胞这一复杂领域在内的允许界限。其次，器官移植在病人福祉和器官来源伦理之间取得微妙平衡，在公平和责任的基础上促进平衡。当然，还有更多涉及医疗保健各个方面（包括生殖）。
总体而言，这些法律层面创造了一个生物医学进步得以蓬勃发展的环境。生物医学的法律和标准在不同地区不断适应和演变，以适应不断变化的科学进步和社会关切。这种动态平衡可确保在负责任和合乎道德的行为范围内追求医学进步。因此，生物打印技术并没有被完全涵盖，但却可以在不同机构的立法框架下进行。
*虽然目前还没有一套全面的法规来监管整个生物打印过程，但有部分立法与组织工程和再生医学有关
由于生物打印是一个快速发展的领域，参与制定此类标准的标准和组织也在不断发展。虽然具体的标准可能各不相同，但生物打印标准的总体趋势和方面涉及以下方面。
材料标准：需要与生物打印工艺兼容、可安全用于活细胞的标准化生物材料。所用材料应具有适当的机械性能、生物相容性和降解率。目前正在不断努力建立生物墨水和支架材料的质量和特性标准。
细胞活力和功能：目前正在制定相关标准，以确保生物打印构建体保持细胞活力和功能。生物打印过程不应损害嵌入细胞的活力和行为，使其能够生长、分化并发挥预期功能。
可打印性和分辨率：目前正在探索复杂结构的设计和打印准则。需要对分辨率、层厚度和喷嘴直径等可印刷性因素进行标准化，以确保生物打印结构的准确性和可重复性。
生物反应器培养：生物打印构建体通常需要在生物反应器中进行打印后培养。目前正在考虑制定培养条件标准，包括温度、湿度、营养供应和机械刺激，以促进细胞的最佳生长和组织发育。
质量控制和特征描述：对生物打印构建体进行质量控制和表征的标准化方法至关重要。这包括评估细胞活力、细胞分布、组织形态、机械性能和功能。
伦理和监管的考虑：生物打印涉及到活体细胞和组织，因此需要考虑伦理和监管问题。目前正在探索相关标准，以确保负责任地安全使用生物打印技术，解决与患者安全、同意和知识产权相关的问题。
生物打印机校准和验证：要确保生物打印过程的准确性和可重复性，就需要对生物打印机进行标准化校准和验证。这有助于在不同的实验室和系统中实现一致的结果。
数据报告与共享：生物打印过程、材料和结果的标准化报告对于促进合作、可重复性和研究成果比较至关重要，而数据和方法的开放共享可加快该领域的进步。
目前，工程和生物打印组织（TEMPs）的临床转化面临重大挑战。
其一是全球范围内缺乏针对TEMP的标准化监管考虑因素。由于不同地区的监管指南各不相同，因此很难确保这些问题的临床转化保持一致。为了克服这些挑战，许多监管机构考虑到TEMP的复杂性以及使用天然生物材料和细胞所带来的不稳定性，在审批TEMP时采用了适应性方法。然而，围绕TEMP的科学不确定性往往也会导致市场审批的延误。
其二是在细胞来源的选择上仍存在伦理问题。虽现存潜在的长期安全风险和免疫原性问题，但成人捐献者的干细胞仍被普遍使用。当TEMP被植入宿主环境中后，代谢活跃的细胞可能会引起免疫反应或错配所产生的变异性则是另一个令人担忧的问题。
来源于人类胚胎的人类胚胎干细胞（ESCs）一直以来都是生物打印伦理争议的焦点。虽然这些细胞具有分化为人体任何细胞类型的潜力，但为研究目的获取人类 ESCs 需要破坏人类胚胎，从而引发了关于生命何时开始以及破坏胚胎的道德影响的激烈争论。
此外，基于人类胚胎干细胞的产品商业化也遭到宗教团体和伦理组织的抵制，宗教考虑强调在制定涉及人类胚胎干细胞的生物打印指南和规定时，进行透明的伦理讨论并考虑多元化的观点的重要性。
胚胎干细胞
另一个挑战来自诱导多能干细胞（iPSCs）的使用。iPSCs是一种通过基因重编程使成体细胞且具有胚胎干细胞样特性的细胞，能够分化成各种细胞类型，在3D生物打印中使用诱导多能干细胞（iPSCs）对再生医学具有巨大的前景。这种能够生成特定患者细胞而不涉及人类胚胎干细胞伦理问题的能力，使iPSCs成为生物打印领域中备受青睐的选择。
然而，使用iPSCs也面临着在其诱导过程中可能发生异常重编程。日本京都大学iPS细胞研究与应用中心讲师Keisuke Okita的研究强调了，需要谨慎避免基因异常并确保生物打印的组织或器官的安全性。
此外，在干细胞治疗中，观察到了iPSCs的肿瘤发生性或产生肿瘤的趋势。斯坦福大学医学院干细胞生物学与再生医学研究所的研究员Andrew S. Lee的一项研究强调了解决这一风险的重要性，以避免接受基于iPSC的治疗的患者出现肿瘤。多能干细胞（PSCs），包括胚胎干细胞（ESCs）和诱导多能干细胞（iPSCs），为再生治疗的来源具有巨大的潜力。然而，这些细胞具有自我更新和多能性等内在特性，这也使得它们具有潜在的肿瘤生成能力。
该研究还提到，在过去几年的许多动物研究中已经强调了PSC肿瘤发生性的风险。确保iPSC衍生产品的安全性和有效性，对于维护公众对该技术的信任和保护患者福祉至关重要，这仍然是多能干细胞疗法面临的难题。
诱导多能干细胞的显微镜视图
生物打印产品的所有权
鉴于生物打印涉及到人类干细胞及其基因成分的使用，所以谁拥有生物打印产品的所有权成为一个备受关注的问题。这一争论涉及到病人数据领域，在这种情况下，也就是病人本身的遗传物质。为了防止非法市场上涌现出生物工程器官，很可能需要法律和医学专家合作，为管理这些资产制定明确的伦理准则。这种合作旨在确保对患者和其他相关利益相关方的公平性。
知识产权的所有权
科学技术研究中心（CWTS）的研究员Niki Vermeulen研究了为生物打印领域制定知识产权框架的复杂性。在一项关于打印人体器官的社会伦理观的研究中，Niki表示，这些新的打印形式在再生医学和工业的适用性方面，对再生医学和工业产生革命性和民主化的影响，并预测为个人设计的生物结构将像现代文明社会中的文字一样被普及。
这项研究提出了一个重要的问题：生物打印技术是否应该被视为一种可以获得专利保护的医疗设备，还是不可申请专利的医疗程序。这一讨论的关键在于我们是否应该把这项技术看作是商业上可行的创新，还是将其视为未来基本的医疗实践，或者两者兼而有之。
此外，授予专利的行为是促进了创新还是阻碍了创新，也一争论的结果将会对数百万人的生活产生直接影响。Vermeulen和他的同事们提出了一个可行的解决方案，即私营和公共部门共同合作，希望通过这种集体努力建立机制，以确保研究成果的创造和公平分配。
*对个人生物打印和知识产权的所有权是未来需要关注的问题
在开发和应用这项变革性技术的过程中，3D生物打印的伦理和法律问题至关重要。在我们探索生物打印技术彻底改变医疗保健的巨大潜力时，当务之急是开展持续的讨论，实施强有力的法规，并制定明确的伦理准则，以确保将其融入主流医疗保健实践中，使其符合伦理并带来益处。通过积极应对这些伦理挑战，我们可以为生物打印技术的伦理发展铺平道路，造福患者和整个社会。
展望未来，3D生物打印技术大有可为，预计在未来5-8年内，生物打印组织模型和片上器官可能实现商业化。然而，由于3D生物打印组织和器官的复杂性和生物成分，其商业化可能需要几十年的时间。
克服高分辨率打印、培养异质组织、开发血管网络以及解决伦理和安全问题等挑战将对实现3D生物打印在临床应用至关重要。
生物3D打印技术面临的一个重要挑战是缺乏适用于标准化生物材料。材料属性的不同可能会导致打印结构的机械性能、降解速率和生物相容性不同，从而影响整体功能和安全性。另一个问题是打印出来的结构是否能够存活和发挥功能。虽然研究人员努力保证细胞存活，但是也会出现打印过程影响嵌入细胞存活和行为的情况，尤其是由于机械力的影响。
简而言之，虽然生物打印取得了进步，但生物材料、细胞活力和表征方面的挑战凸显了当前实践的不足。这些挑战强调了持续努力制定标准化指南和协议以提高生物打印的可靠性和一致性的重要性。这些例子强调了生物打印的复杂性以及解决普遍接受标准的技术、道德和监管挑战的必要性。
乐鱼 Asia 2024
时间与地点
5月7日 09:00 - 17:30
5月8日 09:00 - 17:30
5月9日 09:00 - 15:00
国家会展中心（上海）7.1&8.1馆
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