实验室简介

组织器官生物智造与修复再生北京市重点实验室成立于 2025 年 12 月，其前身是生物制造与快速成形技术北京市重点实验室。目前是教育部 / 国家外专局“生物制造与体外生命系统工程” 111 创新引智基地、中国机械工程学会生物制造分会的挂靠单位。实验室的建设目标是开展面向未来的“AI+ 生物制造”研究，推动组织器官生物智造技术变革与产业升级，攻克重大疾病治疗的组织修复难题，推动细胞治疗与修复再生的临床转化。

实验室核心团队是国际上最早开展生物 3D 打印技术探索的团队之一，在 2005 年依托清华大学成立了中国机械工程学会生物制造工程分会，承担国家重大科技专项、重点研发计划、国自然重点基金等重大项目，成果在 Nature、Science 等顶级期刊发表论文 500 余篇，生物 3D 打印等技术实现产业化转化。

实验室依托清华大学建设，共建单位包括北京市科学技术研究院和京东方智慧医疗研究院，构建“产 - 学 - 研 - 用”全链条组织器官生物智造体系，在个性化肿瘤类器官、复杂跨尺度组织器官构建等方面实现了具有显著国际影响力和特色的成果突破。

实验室人才队伍

实验室主任为熊卓教授，学术带头人包括孙伟教授与熊卓教授（生物智造方向）、纪家葵教授（干细胞方向）、梁琼麟教授（类器官 / 器官芯片方向）和张敏教授（人工智能方向），固定成员共 68 名，包括国家级高层次人才 4 人，优秀青年学者 6 人，形成“战略科学家引领、学术带头人支撑、优秀青年人才攻坚”梯队，覆盖基础研究、技术开发、临床转化，学科交叉优势显著。

实验室研究方向

聚焦组织器官生物智造与修复再生，开展基础研究、技术创新和技术转化，推动基于生物智造技术的细胞治疗产品在组织修复中的临床转化。具体包括：

干细胞与生物材料。建立人类干细胞体外高效分化技术，实现了心肌 / 血管 / 神经 / 生殖细胞等分化，生殖细胞体系入选国家航天项目空间站研究项目。建立了模拟细胞外基质特性及生理过程的蛋白质 / 多糖水凝胶基生物墨水体系，实现了二次交联互补网络等墨水体系，突破了生物墨水范围与打印边界。

生物制造技术与装备。2004 年国际首次提出挤出式细胞三维打印方法并获领域首个授权发明专利，发展精确挤压制造、低温沉积制造等关键技术理论，开发新型逐级悬浮生物 3D 打印技术，突破毫米 - 微米多尺度血管化构建技术，实现复杂血管化器官结构仿生构建。多款生物 3D 打印设备实现商品化生产，服务数十家科研机构，达到国际领先水平。

类器官与器官芯片。开发心脏、脑、骨、肝脏、肿瘤等类器，实现心肌梗死、脑癫痫、肺纤维化等疾病模型构建与致病机制解析。构建类器官资源库与智能数据库，建立了多组分质量控制与毒性评价模型，推动该技术与药物研发融合。

细胞治疗与再生修复。建立了 GMP 级细胞生产工艺，构建人源脐带间充质干细胞膜片用于治疗重症心衰临床前研究，作为 1.1 类新药获 IND 批件；基于细胞重编程技术构建的免疫豁免细胞，解决了移植排斥难题并用于自身免疫性疾病治疗。通过生物制造构建多种功能性组织，在临床前试验实现了心肌梗死等器官再生修复。

肿瘤模型构建与精准药筛。采用先进生物制造技术，高通量构建患者来源的肝癌等三维异质肿瘤模型，体外重现个性化肿瘤异质性及免疫微环境，为肿瘤发生发展及耐药机制研究提供创新思路，实现了“6 天建模，3 天药筛，9 天提供方案”突破。

实验室将在以上研究方向上持续深化技术创新，推动细胞治疗药物进入临床应用，实现生物智造装备与多器官微生理系统产业化，服务再生医学、药物研发等领域，形成完整产业生态链；建立多种人源细胞通用型细胞库，推动基于生物制造技术的治疗产品进入临床，提升患者生活质量；建立基于人源类器官 / 器官芯片微生理系统的高通量药物筛选与个性化用药体系，降低药物研发成本，实现患者个性化精准用药。

实验室取得的科研成果