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小白鼠用上了人造肠子,人体器官捐赠缺口能补上吗

2017/10/25 6:39:04来源:网易科技作者:止水责编:守一评论:

日前,哈佛医学院的一个科研团队在实验室里成功培育出了人体小肠,并将它移植到了小白鼠的身上,这一技术突破为那些严重的肠道疾病提供了新的治愈希望,它有望缓解目前人体器官捐赠出现缺口的危机,为克罗恩病乃至癌症,提供更好的治疗方法。

根据这个成功培育出人体小肠组织的科研团队的描述,这一技术打开了人体器官培育的大门,它可以在不产生任何排斥反应的情况下,以“按需订制”的模式为病人们提供独一无二的可更换器官。

更具体来讲,这项技术可以用一种名为“iPSCs”(诱导性多能干细胞)的人体干细胞来搭建出一个三维的生物支架,当这个生物支架被移植到实验小白鼠体内时,它能将那些营养物质运输到血液中去。

这一实验结果可以改进对短肠综合症等疾病的治疗效果,短肠综合症是一种非常严重的肠道疾病,病人受过创伤、做过手术或是得过诸如胃肠道肿瘤这样的疾病,导致其体内大部分肠道组织被切除,就会患上肠道综合症。

目前治疗肠道综合症最常用的方法就是肠道移植,但可用于移植的肠道器官的数量非常有限,且即便接受了肠道移植手术,病人的三年存活率也非常低。

肠道移植是众多排斥反应高发手术中的一种,这是因为这些被植入的肠道组织蕴藏着一些来自器官捐赠者的免疫系统细胞,这些细胞非常容易遭受到来自病人自身免疫系统的攻击。

哈佛医学院的外科副教授哈拉尔德·奥特(Harald Ott)表示:“我们下一步所要做的就是继续养大这些可供移植的肠道组织,并将它们养至正常人体肠道器官的大小,这样的话,我们有朝一日或许能抛弃肠道移植手术,为那些得了短肠综合症的病人提供另外一种更可行的治疗方法——按照病人的“需求”为他们订制专属的移植器官,且无需使用任何抑制免疫类的药物。”

借助其于2008开发出的一套技术流程,奥特教授可以用一种试剂将活体细胞从捐赠者捐赠的器官上剥离下来,然后用这些细胞来增殖患者体内剩余的生物支架,使它能匹配上患者器官的相容性需求。

目前,该项技术已经成功实现了在小白鼠体内培育出功能完整的肾脏和肺,并于去年的时候,在人体心脏上成功再生出了肌肉组织。

这项被发表在《自然通讯》(Nature Communications)杂志上的最新研究在实验论证环节,还测试了一截1英寸半的小肠。

当这些培育出的生物支架被缝合进那些患有免疫缺陷病的实验小白鼠的颈动脉和颈静脉时,它们立马融入进了小白鼠的血液循环系统。

在进行了为期4周的葡萄糖或脂肪酸注射后,这些实验小白鼠的血液流动水平获得了明显的提高,这意味着它们确实吸收了这些营养物质。

除此之外,这些小白鼠在接受植入手术后,那些通常能在小肠粘膜上找到的几种特殊细胞再度出现,只预示着这些新生的组织正在持续成熟起来。

奥特教授表示:“我们的活体实验表明,可分化成肠道组织的iPSCs细胞可以被组装进一截已经高达组织化,并被连入患者管脉系统的移植肠道,它具备完整的营养吸收功能。”

除了小白鼠之外,奥特教授和他的团队还在一截猪小肠上进行了类似这样的实验,来论证这套技术在大型动物体内也同样适用。

奥特教授表示:“在这项研究里,我们填补了单细胞分化(驱动干细胞分化成特定类型的细胞)和功能高度完整的组织再生之间的鸿沟。”

此前相关研究已经证明,我们可以用iPSCs细胞来分化出“类器官”(毫米级的小型器官组织)。

奥特教授还表示:“简单来说,我们的这项技术可以将这些小型器官组织培育成大号可供移植的器官,这样一来,它有朝一日就能被用作器官的移植,替换病人身上已经坏死的相应器官。”

包括克罗恩氏病在内的许多严重的胃肠道疾病会导致患者的所有或是大部分小肠组织被切除,并进而使患者患上小肠综合症。

虽然有时可以通过特殊膳食来进行治疗,但大多数得了小肠综合症的病患都需要依赖静脉直接注射营养物质来维持生命。小肠移植手术虽然是一种可行的治疗选择,但鉴于捐赠器官的数量非常有限,导致其常常是处于供不应求的局面。

经过脱细胞处理后的小肠提供了结构支架,而两种类型的细胞——用于构建肠道粘膜的上皮细胞和用于构建血管组织的内皮细胞——是肠道再生成为了可能。

由人体iPSCs细胞分化而来的肠道前体细胞,进一步分化出了上皮组织,并被植入到脱细胞生物支架,在那里得到了培育。

大约两周之后,上皮层形成了,人体内皮细胞被植入到了血管通道,然而这些组织都被安置到了一个灌流式生物反应器系统(perfusion bioreactor system),进行更进一步的发育。

几天后,实验测试证实血流穿过了经过增生的血管,这表明这一再生小肠组织可以从组织内部将葡萄糖和脂肪酸运输到血管中。

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关键词:人造器官小肠

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