麻省理工科技评论评选的14大医疗领域突破科技（下）

合成金属等常见材料，但是如果能够打印细胞、半导体或者其他生物组织，应用宽度又不一样了。

　　哈佛大学的材料科学家 Jennifer Lewis 是这个行业的领头羊，研究微型3D打印的机制和方法，将物体的功能和形状有效结合在一起。Lewis 和她的学生向外界展示了他们的技术可以打印极小的电极以及微小锂离子电池需要的组件，还可以打印运动员用的塑料贴片，上面包含了多种传感器，可以检测脑震荡，测量其危害程度。令人震撼的是，她的团队打印出了包含复杂血管的生物组织。为了完成这一目标，需要研制出多种类型的细胞"墨水"，以及支撑组织矩阵的基质材料。该技术成功解决了制造用于药物临床测试或人体器官移植的人工组织的一大难题：如何让血管系统中的细胞存活下来。

　　普林斯顿大学的研究团队成功地打印出了仿生耳朵，结合了生物组织和电子部件；剑桥大学的研究者也打印出了用视网膜细胞组成的复杂眼球组织。那么，到底能够打印多么微小的生物组织呢？Lewis 团队安装了一台配有显微镜的3-D打印机，可以精确打印尺寸小至1微米的结构（人体红细胞约10 微米），这对材料要求也提出挑战，比如细胞在被迫通过印刷喷嘴时是脆弱的并且容易被破坏。 她创造的秘密在于具有允许它们在相同的制造过程中都能被"墨水"打印，每种"墨水"都是不同的材料，但是它们都可以在室温下印刷，而且在压力下从喷嘴喷出时，始终能保持一定形状，有点类似挤牙膏。

　　在还没有加入哈佛大学之前，Lewis 在伊利诺伊大学研究 3D 打印技术就已经超过 10 年了，她曾经用过陶瓷、金属纳米颗粒、聚合物以及其他非生物材料。能在 3D 打印的人体组织中加入血管是制造人造器官的重要一步。不过很显然，跟细胞打交道真的很复杂，我们离3D打印出功能正常的肝脏或者肾脏，还相距甚远。

　　10.液体活检（2015）

　　液体活检测可以帮助某些癌症的早期筛选

　　快速的DNA测序，应用于癌症的简单血液测试

　　成熟期：广泛应用

　　突破点：血液测试发现早期癌症

　　重要性：癌症每年在世界各地杀死大约800万人

　　该领域主要参与者：香港中文大学卢煜明、Illumina、约翰·霍普金斯伯特·沃格尔斯坦（Bert Vogelstein）

　　卢煜明教授是与无创产前诊断联系在一起的，早在1997年，他的研究小组发现孕妇血浆中存在游离的胎儿DNA，后来直接产生了简单的唐氏综合症检测方法。不仅如此，卢教授正在与世界各地的实验室以及医疗机构竞争，比如约翰·霍普金斯大学，开发基于简单血液检测的癌症（比如患病最多的肺癌，40％的中国肺癌患者在一个基因突变EGFR，这将使他们有机会获得新的靶向药物）筛查技术，即液体活检。

　　虽然目前通过DNA检测预测患癌的风险成本依然很高，但随着测序技术的不断发展，能够快速解码数百万在血液中松散的DNA短片段，通过与人类基因组的参考图谱进行比较，癌症早期筛查将会变得更加简单、便宜、应用范围更加广泛。液体活检的商业利益最近也呈爆炸式的增长。测序巨头Illumina的CEO Jay Flatley表示，液体活检的市场规模至少达400亿美元。他说这项技术可能是癌症诊断领域最激动人心的突破，并表示Illumina将开始向研究人员提供液体活检试剂盒，帮助寻找癌症的早期症状。

　　此外，除了用于癌症筛查（目前并不通用于任何癌症），液体活检还可用于帮助人们对抗疾病。医生可以根据驱动癌症发展的特定DNA突变选择对应的药物和治疗方案。癌症病因相当复杂，研究人员必须系统性的了解他们的病例，这样液体活检才能真正的拯救生命。液体活检现在已经被广泛地运用了，尤其是癌症检测之中，但它们对于提高检测质量和疗效的作用目前尚不明确。

　　11.大脑类器官（2015）

　　利用大脑类器官研究导致精神分裂症、自闭症和癫痫等疾病的原因

　　人类脑细胞培养的新方法可以揭开痴呆、精神疾病和其他神经系统疾病的奥秘

　　成熟期：不成熟

　　突破点：人类干细胞的活体神经元簇，可以在实验室培养

　　重要性：研究人员需要新的方法来理解脑疾病和测试可能的治疗方法

　　该领域主要参与者：Madeline Lancaster and Jürgen Knoblich（InsTItute of Molecular Biotechnology、Rudolph Tanzi and Doo Yeon Kim（马萨诸塞州综合医院）

　　实验室培养的脑细胞组织已经很接近在妊娠初期人类胚胎脑细胞的形态了，这为理解大脑的复杂与测试新的治疗方法提供了思路。脑细胞可以从皮肤细胞培养，并且能用于研究老年痴呆症，精神分裂症和癫痫。

在这个行业的典型代表是InsTItute of Molecular Biotechnology的Madeli