美國德克薩斯大學醫(yī)學中心的科學家使用一系列復雜儀器培育豬肺,它是由受體細胞培育而成。
科學家在實驗室里采用一系列復雜的儀器,使用每個受體豬自身細胞和營養(yǎng)物質(zhì)用于清洗和培育新肺器官。
新浪科技訊 北京時間8月6日消息,據(jù)國外媒體報道,目前美國接近1500名患者等待肺器官移植。但是捐獻者提供肺器官數(shù)量不夠,同時通過抑制受體免疫系統(tǒng),使患者身體不排斥新器官是十分危險的。實驗室培育的肺器官將為急需肺器官移植患者帶來希望,這些人工培育的肺器官是采用受體自己的細胞生長而成,并且最新實驗表明,可將人造肺器官移植到豬的身體。
生物改良肺器官可以由患者受體自己的細胞培育而成,這樣患者就不用依靠吃藥來抑制自己的免疫細胞。但是此前科學家經(jīng)常在動物實驗室中失敗,因為血液和氧氣不能正常地流向移植器官。位于美國加爾維斯頓市的德克薩斯大學醫(yī)學中心科學家使用新方法確保完美匹配生物改良豬肺,能夠生長出自己的循環(huán)系統(tǒng)。每個肺器官移植之后仍能保持繼續(xù)生長,大概兩個月之后可實現(xiàn)完全功能性。
一項最新研究表明,科學家已經(jīng)在實驗室里用豬細胞培育出豬肺器官。當他們移植了生物改良肺器官之后,它完全充滿了氧氣,并能不斷發(fā)育自己的血管,這是非常關(guān)鍵的一步。
肺器官移植每年能夠拯救數(shù)千名患者的生命,但是患者需求的肺器官遠遠不夠,大多數(shù)患者會在等待捐獻器官的過程中死去。生物改良肺器官可以基于患者自身細胞培育,這樣他們就不必服用藥物抑制免疫細胞,但是在動物實驗中,由于血液和氧氣不能正常流向他們,這些肺器官移植手術(shù)通常都是失敗的。
目前,德克薩斯大學醫(yī)學中心的科學家現(xiàn)已培育并移植了4個豬肺,它們移植之后可以生長出自己的血管。據(jù)悉,當前有1455名患者在“器官共享聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)名單(UNOS)”上表示正在等待捐獻器官。
即使是在“器官共享聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)名單”上的患者,他們獲得一個新肺或者一對肺,都是很難的,而且移植手術(shù)也不能保證有效。等待新肺移植的患者已經(jīng)病情非常嚴重,因此服用免疫抑制藥物來防止他們的身體排斥新肺,這存在巨大危險。另外,捐獻者的肺器官必須進行改良,從而適應器官受體者。但是捐獻者肺器官有一個主要優(yōu)點是,它們配備了可運行的血管,外科醫(yī)生移植器官時必須小心地重新連接好血管。
研究報告合著作者杰奎因·柯特拉(Joaquin Cortiella)博士說:“在世界范圍內(nèi),患有嚴重肺損傷的人數(shù)逐漸增加,而可移植器官的數(shù)量卻供不應求。我們的最終目標是為許多等待移植的患者提供新的選擇?!彪m然近年來科學技術(shù)不斷進步,使科學家能夠在實驗室中利用患者細胞培育器官組織——其中包括肺,從而確保完美的匹配性,但是科學技術(shù)一直在努力模仿肺器官極其復雜和精細的血管組織。當使用這些生物改良肺器官移植到小型動物身體時,經(jīng)常因為這些原因而失敗。目前,德克薩斯大學的這支研究小組可能最終找到了一種方法,可以使微弱的血管在受者體內(nèi)發(fā)育并發(fā)揮作用。
為了做到這一點,他們使用豬肺細胞制作一個腳手架,或者基本外形框架,然后利用4頭豬的細胞培育出組織完美匹配的肺器官。一個器官腳手架對于構(gòu)建具有所有組成部分的新肺器官是至關(guān)重要的,當它僅是由肺蛋白質(zhì)構(gòu)成時才是最有效的。
但是如果移植器官有任何來自其他動物的痕跡,新器官將不再是受體的完美匹配,并且可能會被拒絕。因此,科學家清理了腳手架細胞,用糖和洗滌劑的混合物清洗它們,這樣就只剩下蛋白質(zhì)了,這是一種叫做脫細胞(decellularization)的處理過程。之后,他們將這個腳手架放在一個容器里,將受體豬的細胞和營養(yǎng)物質(zhì)“混合”在一起,仔細地遵循豬肺的組織結(jié)構(gòu)進行清洗。他們仔細觀察了30天,細致地觀察每個豬肺的生長情況。最終,這些豬肺將準備進行移植,科學家從這些豬肺器官上看到了證實其獨特配方的有效證據(jù)。
新培育豬肺的秘密在于移植后它們?nèi)阅芾^續(xù)發(fā)育生長,使得新的血管網(wǎng)絡(luò)在肺中繼續(xù)生長擴散。移植兩個星期之后,科學家發(fā)現(xiàn)他們植入的“血管種子”可以生長成為強大的血管網(wǎng)絡(luò),將血液運輸至肺部。
他們觀察了豬做完移植手術(shù)之后10個小時、兩個星期、1個月和2個月之后的狀況,發(fā)現(xiàn)實驗室培育的器官功能非常好,而且似乎會持續(xù)改善??绿乩┦亢秃现髡攮偂つ峥茽査?Joan Nichols)博士表示,我們并未看到肺水腫現(xiàn)象,這通常是血管系統(tǒng)不成熟的標志。生物改良肺器官移植后將繼續(xù)生長,沒有注入任何生長因子,身體能夠提供新肺器官需要的所有構(gòu)建模塊。
新肺器官能夠被氧氣完全飽和,雖然他們不能完全測試這一點,因為每頭豬仍然有一個原始肺器官,甚至在兩個月之后,新的生物改良肺器官仍未成熟到完美匹配其他肺器官的功能。尼科爾斯和柯特拉說:“我們花了很大心思,用了15年研究時間才走到今天這一步,我們的研究團隊用非常少的預算經(jīng)費,憑借一股敬業(yè)精神,做出了令人難以置信的事情?!?
他們甚至認為,基于適當?shù)馁Y金,類似最新研究培育出來的豬肺器官可在未來5-10年內(nèi)用于人類移植器官研究。但是該方法需要進行更多的豬實驗進行驗證,需要它們存活時間更久、監(jiān)測時間更長,從而才能證實肺器官的真實可行性。
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