“器官再生时代”离我们有多久?
这些年来,面对巨大的捐赠器官缺口,科学家们都希望能够通过各种技术,构建更加复杂的人体器官——比如由干细胞培育的人造肾脏、由心脏泵和干细胞相结合的人造心脏以及通过对器官成像、选取合适的细胞材料来打印成型的3D生物打印。
或许,未来的器官移植可能不再以器官捐献为必要条件,再生医学的未来就是人造合成器官。 文:广州日报全媒体记者 黄岚
【科技头条】
人造软骨再出新技术
韧性堪比“防弹背心”
在我们每个人的身体里都有软骨,这一种无血管组织、略带弹性的坚韧组织,在机体内起支持和保护作用。或许你对软骨了解得不多,在神奇的软骨组织中,水的成分高达80%,这种无与伦比的组织强度,却能帮助我们的身体应对很强大的压力。
今年年初,一份刊登于《新型材料》科学杂志的研究指出,有研究者利用与加强型防弹背心相同类型的纤维,模仿天然软骨的硬度、韧性和含水量,研制出新型人造软骨。就在去年,密歇根大学和江南大学的研究人员曾开发出与人体软骨具有相似机理的合成软骨:在压力下释放水分,在压力减轻或消失后可以像海绵一样吸收水分恢复形态。虽然人造软骨并非首创,但较早期材料相比,新型材料能够将充足水分进行交换,人造软骨的“力量”更加强大,该合成组织可以替代人体自然磨损或愈合不良的软骨,不但能缓解关节疼痛,还能使很多人不必接受关节置换手术。
软骨在临床上有着非常大的需求,在美国大概有85万人需要接受手术切除或者更换膝关节的软骨。研究者们希望,在未来,人造合成器官能够更简单、费用更低、更可靠地满足患者需求,这种材料的潜在应用并不局限于软骨。他们期待混合材料在不同比例下所构建的类似网络,可能会同样适用于其他软组织。
干细胞培育的“迷你”心脏
像正常心脏那样“搏动”
在世界上的各个角落,每一天都有等待器官捐献的病人,这些年来面对巨大的捐赠器官缺口,科学家们都希望能够通过各种技术,构建更加复杂的人体器官。自从多能干细胞具有向特定器官分化的能力被发现以来,人造器官已经成为了干细胞应用的主要方向。干细胞属于具有自我复制能力的多潜能细胞,在一定条件下,可以分化成多种功能细胞。日本冈山大学和杏林大学的研究人员,曾从成年实验鼠肾脏内采集了成体干细胞来培育人造肾脏;澳大利亚与荷兰研究人员也从诱导多能性干细胞中,培育出“类似肾脏的组织”。
除了在肾病治疗上的前景值得期待,干细胞对于其他人体器官的“重塑”也大有作为。早在2008年一例支气管移植手术中,医生利用患者的干细胞培养出的气管组织修复捐献的气管,这也被称为是首次干细胞“器官移植”。此外,还有对于我们最为重要的器官之一,心脏。心脏的成熟心肌细胞是不可再生的,干细胞的研究更为重要。美国加州大学伯克利分校的研究人员曾与美国格拉德斯通心血管病研究所的科学家们合作,利用干细胞 建造“迷你”心脏。他们使用生物化学和生物物理学方法,在试管中培育出的人体微心室,虽然身形“迷你”,但这颗“小心脏”能像完整大小的心脏那样“搏动”。
而今,距离首次成功完成心脏移植手术已有超过50年时间,随着技术的成熟,科学家已经可以诱导胚胎干细胞变成心脏细胞。暨南大学附属第一医心脏血管外科主任张晓慎告诉记者,干细胞治疗及心脏组织工程是对终末期心力衰竭很有应用前景的治疗方法,除了远期可用于心脏的人工“培养”外,还可期望干细胞治疗使心脏功能得到修复,使部分患者避免心脏移植。