本期对话人 / 徐 弢
“国家重大人才工程”入选者、科技部2013年“科技创新创业人才”
现深圳清华大学研究院生物智能制造和活体打印研发中心主任
前清华大学机械工程系任长聘教授、博士生导师
国际生物制造学会(ISFB)产业委员会常务理事
中国材料研究学会增材制造分会副主任委员、前中国生物材料学会生物材料先进制造分会主任委员
世界首个细胞打印专利拥有者、作为第一作者发表首篇细胞喷墨打印论文
广州迈普再生医学科技股份有限公司联合创始人
华清智美(深圳)生物科技有限公司首席科学家
采访 / 麦芷洋
网易深圳首席市场官
网易《你好,ESG》专栏主编
深圳市绿色产业促进会理事
旭柔计划Inspire教育赋能板块副主席
图为徐弢教授接受《你好,ESG》专访
图为徐弢教授接受《你好,ESG》专访
个人学术背景与科研成果
你好,ESG:您能否为我们简要介绍一下您的学术背景和科研经历,特别是在细胞和器官打印技术领域的突出贡献?
徐弢:我想我可以用三个标签来概况:科研、落地和传承。
我在2001年留学美国期间,有幸参与了细胞和器官打印技术的开发,成为该领域最早的研究者之一。我与我的博导托马斯波兰教授共同拥有世界上首个细胞打印专利,我们的工作不仅证明了生物3D打印的可行性,还被美国《Business 2.0》杂志评为二十一世纪改变世界的六大技术之一。生物3D打印,简而言之,就是利用特制的生物“打印机”,以细胞、生长因子、生物材料等活性材料为加工对象,旨在重建人体组织和器官的再生医学工程技术。它代表了目前3D打印技术的最高水平之一。
回国后,为了进一步推动3D打印技术在健康领域的产业化应用,我联合创立了广州迈普再生医学科技股份有限公司,我们开发的高端医疗器械产品已在全球超过1,000家医院使用,包括英国剑桥大学附属医院等知名医疗机构。2021年,公司成功在深圳证券交易所创业板上市,成为国内生物3D打印技术领域的第一家上市公司。
以育人和传承为目标,2014年,我加入清华大学机械工程系担任教授和博士生导师。至今,指导的博士生已创立4家公司,我希望我们的团队能够一代一代地传承下去,持续将学术研究成果转化为实际产业应用,为社会创造价值。此外,2023年,我作为副主编出版了《医学3D打印原理与技术》,这本医学研究生的“国家级”规划教材,让更多的学生深入了解医学3D打印这一前沿领域。
图为徐弢教授介绍《医学3D打印原理与技术》
ESG理念与具体实践
以技术创新与应用推动可持续发展
你好,ESG:您一直致力于技术创新与产业转化,而技术是转变社会发展方式的内生动力。可否分享您在此过程中的ESG实践?
徐弢:在ESG中的社会维度实践中,我们致力于利用细胞和器官打印技术来为社会发展带来实在的贡献。无论是细胞打印生产出来的材料还是造出人体的组织器官,都是在用一种全新的技术手段提升人类的生命健康和福祉,让人类活得更好。我以几个大家关注的应用场景举例:
其一,通过3D打印技术,我们实现了“个性化组织再生修复”。通过进行皮肤打印、骨骼打印等,我们帮助患者进行组织修复。同时,相较于传统方法,我们制作的人体组织更为精细,更好且更高效地满足患者使用需求。比如,我们可以根据患者的脑部CT数据进行设计,利用3D打印技术制作出与缺损处完美匹配的“颅骨”。此外,我们还在研究可以直接在体内进行生物打印修复的微型机器人,这将为那些过往难以开展的外科手术提供新的解决方案。
其二,生物3D打印在癌症治疗方面亦有具有十分重要的应用价值。我们在患者体内取得肿瘤细胞后,可以在体外进行肿瘤模型“打印”,从而在患者体外完成肿瘤药物的筛选。过往,很多病人在尝试不同肿瘤药物的过程中,因为药物种类太多,还未筛选到有效药物便已遗憾离世。这项技术将极大程度地提高药物筛选效率,帮助患者更快找到有效药物,争取宝贵的治疗时间。
其三,我们还在努力解决组织、器官短缺的问题。器官移植技术是现代医学的重大进步,但我们也看到器官短缺及其导致的器官买卖等广泛的社会问题,全球每年有大量的病人因为等不到合适的器官移植而死亡。我们的技术不仅能减轻病人在重大疾病面前的痛苦,也为器官或者组织提供了一种全新的来源,以技术和商业化的方式提供更具可持续性的方案,真正解决社会问题,覆盖到更多需要帮助的人群。我们已经在实践中取得了一些显著成果。例如,人造膀胱技术已经在临床上使用了十几年,为患者提供了更多的治疗选择。
图为徐弢教授展示细胞培养过程
你好,ESG:我们了解到,细胞和器官打印技术还具有一定的环境友好性,这种环境友好型的细胞与器官打印技术在实际应用中,相比传统生物制造技术,有哪些明显的环保优势?
徐弢:以医学美容领域为例,传统的医美填充原料大多为人工合成的高分子材料,也即石油为原材料生产而成,这类材料的生产过程通常伴随着很高的能源消耗和大量的污染。
而细胞打印技术让医美原料的生产基于仿生学原理进行,利用细胞本身作为“工厂”来生产人类所需的胶原蛋白、信号蛋白和活性物质等材料。通过模仿干细胞的自然生长环境,打造一个“超级细胞工厂”,在很小的面积里产出大量高性能的材料。例如,华清智美深圳的生产车间仅需大约1,000平方米,就能基本满足全中国当下新型细胞活性原料的大部分需求。
这种生产方式不仅有效地提高效率、降低能耗、还减少了碳排放。通过细胞产细胞的方式,在生产过程中大幅减少了对环境的污染,以仿生学达成环境友好型生产,是一种更为可持续的生产方式。
图为华清智美生产车间
ESG理念与社会工作
ESG社会维度中的具体实践
你好,ESG:除技术外,您还有什么ESG实践吗?
徐弢:在ESG的社会维度,我们也有一些的实践与思考。
我是从山区基层走出来的,教育信息的不对称让我差点失去了到国外深造的机会。在大学时,一部分来自经济发达地区的同学开始早早准备考GRE(美国研究生入学考试),但我那时还不知道这是什么考试。因此,在毕业并工作一段时间之后,我才知道自己也可以参加GRE考试,也可以凭借个人努力去国外留学深造。如果再晚一点,我可能就失去了这个机会。所以我希望帮助年轻人,尤其是来自经济欠发达地区的孩子,通过尽早传递最新的技术和学习信息,帮助他们避免类似的遗憾。
作为在细胞和器官打印领域的科学家和研究者,我们肩负着向公众介绍新技术的责任。我们定期举办讲座和公益沙龙,与公众分享最新的成果,特别是关注青少年群体,我希望与学生们分享科学创新的魅力,告诉他们无论是将技术创新作为兴趣还是成为科学家都是不错的选择。
我们也关注农村地区的教育问题。我们正在筹划前往粤北及湖北等地的学校,组织团队成员与当地师生分享科学创新的知识。希望在孩子们小的时候播下一颗科学的种子,让农村孩子也能像城市孩子一样成为科学家或工程师,并以技术和创新报效祖国。
同时,我们也注重团队成员的精神成长。在物质条件相对优越的广州、深圳,我们鼓励团队成员参与公益活动,了解社会中还有很多人需要我们的帮助,培养他们的社会责任感和同理心。
总之我们希望通过这些微不足道的实践,先做起来。
图为华清智美举办的“3D打印再生合成生物公益科普日”合照
ESG社会维度中
关于伦理和安全性的考量
你好,ESG:在推动细胞和器官打印技术的社会应用过程中,您是如何考虑ESG社会维度中的伦理和安全性问题的?
徐弢:首先,细胞和器官打印技术常被误与克隆技术相提并论,但实际上两者间存在本质区别。细胞和器官打印技术利用患者自身的干细胞和活细胞,不涉及可以孕育为一个生命的胚胎干细胞,而是通过物理或机械手段进行组织及器官结构复制,并借助细胞及组织的正常生长发育,最终形成功能性组织和器官。这一过程接近于正常体细胞的自然繁殖,因次从伦理角度来看,其争议相对较小。
同时,与传统的器官移植方式对比,采用患者自身细胞的方式可以很大程度地减少排异性,从而提升移植的安全性和成功率。这也是我们选择这一技术路径的重要原因之一。
此外,与跨物种器官移植对比,如猪心脏移植至人体,细胞和器官打印技术同样具有显著优势。其一,在人的身上长着其他物种的器官,引发了众多伦理问题的思考。其二,尽管科学家们通过基因修饰改造可能短暂解决人体排异的问题,但这种改造可能带来的长期的安全性挑战及跨物种的遗传病风险仍是未知数。
我目前也参与了国家医疗器械3D打印标准制定,以及最近的国家生物3D打印监管科学先导研究。这些工作对于确保技术的规范使用、规避潜在风险具有重大意义。通过制定和完善相关标准,我们可以为技术的社会应用提供明确的指导。
我们期待未来能够规范地使用细胞和器官打印技术,推动技术的健康发展,还能够为更多患者带来福音,实现真正的社会价值和ESG目标。
图为徐弢教授与《你好,ESG》专栏主编麦芷洋合照
扩展阅读
华清智美简介
2021年华清智美由清华大学博士团队和行业精英创立,是一家聚焦新型活性生命材料和创新产品开发的生物科技公司。
公司依托“多维度仿生细胞生长微环境”、生物3D打印、再生合成生物学、微流控等先进制造技术赋能细胞和创新生物材料,将细胞打造为“超级再生工厂”,建设产量大、活性高、功效好的特色细胞活性生命原料产品生产线,致力于实现新型细胞活性原料(含胞外基质、智能囊泡、3D外泌体、功能性蛋白等)的规模化供应和推动下一代医疗产品的开发与临床应用。
图为华清之美旗下“泌之源”系列产品