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“人造老鼠心臟”: 通往人造人體器官之路http://www.sina.com.cn 2008年01月23日 03:20 第一財經日報
勞倫斯·奧特曼 《紐約時報》專欄作家 用人工方式培育心臟及其他器官,解除飽受器官衰竭患者的痛苦是醫學的夢想。而幾天前美國明尼蘇達州大學宣告在實驗室中成功培養出人造老鼠心臟的消息振奮人心,讓這個夢想的實現成為可能。 作為這項研究的負責人,明尼蘇達大學教授多麗絲·泰勒(Doris Taylor)說她的實驗室一直遵循著這樣一個原則:“我們要采用自然的方法,創造出修復心臟細胞的工具。”她在《自然醫學》雜志撰文稱:“我們利用自然的材料,創造出新的器官!毖芯咳藛T采用“脫細胞”處理方法進行實驗,即先去除死老鼠心臟的現有細胞,只留下由膠原蛋白、纖維粘連蛋白和層粘蛋白及外部結構組成的基本支架,隨后再向內注入新生老鼠的心臟細胞,并將它們放入營養液中進行培養。兩周之內,新細胞形成了一個怦怦跳動的心臟。 經過實驗的改進,泰勒表示,科學家們通過提取患者骨髓里的干細胞并植入作為“支架”的尸體心臟內,有望培育出新的人體心臟。她認為人造鼠臟的成功打開了通向這樣一個理念的大門,即“你可以制出任何器官,腎、肝、肺、胰——隨便什么器官,我們都有希望做出來”。 泰勒的實驗過程 在醫學上,組織工程領域的研究發展很迅速。很多年來,醫生就用組織工程皮膚為燒傷患者做植皮手術。工程軟骨組織也用來治療關節損傷。目前也有人正致力于用干細胞來修復心臟病發作引起的心肌損傷方面的研究。同時,從患者自身提取細胞培育的膀胱也在患者身上進行臨床實驗。 而在組織再生領域,泰勒是后起之秀。她在布朗克斯的愛因斯坦醫學院開始了她的職業生涯,主要研究基因療法,然后轉向細胞療法。她說她轉向組織再生領域是因為她意識到再生一個人體器官的關鍵不在于所需細胞的數量,而在于試圖創造出三維結構的復雜性!靶呐K是一個美麗的器官,并不是我試圖在盤子里制造出的肉體組織!彼挠^點在三年前有了轉變。她記起當時做過的實驗,從人體提取細胞,植入去除了細胞的豬心瓣膜中,然后用這豬心瓣膜代替受損的人體心臟。 當考慮用新細胞代替老的老鼠細胞時,她奉行著另一條真理:相信自己的異想天開。但是,實驗的進展并不順利,時斷時續。“我們的實驗曾經出現了很多失誤,不得不從頭開始!碧├照f。 她把類似于洗發露的清洗劑倒進老鼠的大動脈,去除心臟上的細胞,接著注入新生的心肌細胞。她剛開始使用的兩種清洗劑都失敗了,但第三種成功了,取得了能夠清晰地保留著心臟結構的半透明支架這種效果。把新生老鼠的心臟細胞注入支架之后,科學家們還使用了一臺起搏器,讓心臟充滿液體,以模仿血壓;這個步驟也促使細胞成熟。通過在顯微鏡下的測驗和觀察,證明這些細胞成活了。 為了測試新的心臟是否具有排異性,泰勒教授及其團隊將若干人造心臟移植到老鼠腹部。研究結果證實,這些心臟沒有受到排斥,搏動規律,而且供血量加大。老鼠自身的細胞也開始附著在血管上,甚至在心臟壁上生長。 “人造心臟”的前景探索 泰勒目前正致力于把類似的實驗和技術應用到豬身上,試圖向再造人類心臟再前進一步。泰勒說,培育豬心臟的實驗細節更具有意義,這是因為豬心臟無論在大小和結構復雜程度上,均與人類心臟最相似,而且豬大量存在。 泰勒指出研究的下一個目標就是等這些心臟足夠成熟、心跳強度增強以后植入動物體內,來檢驗人造心臟是否能讓動物存活。 泰勒的長遠目標是把“人造心臟”的理論和技術應用于人類。人體心臟最好來源于尸體,去掉其中的細胞,形成一個心臟支架,然后注入患者自身的骨髓和心肌細胞。培育這顆心臟的過程大概要幾個月的時間。但是,培育人的心臟要比培育動物的心臟復雜得多。一是機體本身每幾個月要進行蛋白質的置換,所以希望機體能夠產生一種自身所認可的母質。另一個潛在的問題就是可能需要一種抗排斥藥物,來避免支架的排異反應。另外,由于物種間的差異,很多實驗在動物身上可行,在人身上卻失敗了。麥克李斯特說,泰勒要進行人造人體心臟的研究所面臨的最重要的問題不是細胞生物學的技術,而是從動物實驗升級到人類實驗的一個程度問題。 但是,泰勒對人造人體心臟的前景持樂觀態度:“如果能將這種心臟‘復活術’成功運用于人類,那么為病人進行移植所需的心臟和其他器官就不再是‘一貨難求’,許多病人的生命也將得以挽救。” 由于每個器官的生物基質成分不同,泰勒希望科學家們能夠通過實驗來回答兩個基本問題:是否干細胞被移植入任何器官內都能造出心臟、腎或其他器官?或者干細胞只能在相應的組織結構上才能發揮作用?這樣的實驗可以這樣進行:從一個器官中提取干細胞,如腎臟,然后把這些細胞植入腎臟、肝臟,或者心臟,來看看腎臟的干細胞是否只能造出腎臟,還是也可以造出肝臟或者心臟。 雖然制造人工心臟還需要進一步長時間的研究,但“人造老鼠心臟”的成功無疑讓我們看到了實現人造人體器官夢想的曙光。 勞倫斯·奧特曼(王繁 編譯)
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