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组织工程

2020-03-03 00:23:32

  售价高昂的人工心脏,没有自体免疫的问题,且将救您一条命,您会购买吗?

  1995年出现的一只老鼠在其背部长出人颣的耳朵,使得近期组织工程人工耳朵的出现(参考文献1.),组织工程的应用,从基础研究(如人工胰脏)、临床前阶段(如心瓣膜)到实际用于治疗(如皮肤与软骨移植)都有, 组织工程最大的困难在于培养数量足够、合适的细胞。纤维母细胞、血管内皮样细胞、与软骨细胞的分离与繁殖能力很强,但是复杂的器官,像心脏或肝脏的细胞在试管中繁殖的能力很有限。

  由西雅图华盛顿大学Buddy Ratner所领导的BEAT( BioEngineered Autologous Tissue)制造补片来修补因冠状动脉受损的心脏肌肉研究; 在过去几年科学家已经成功的诱导从成人或新生儿骨髓中分离出的干细胞形成心肌细胞。

  复杂的器官如心脏,需要靠微血管构成的网络或小的动、静脉血管来输送所需的氧气与营养,所以要设计让心肌细胞贴附生长的架构上需要有微管存在来供应组织细胞生存所必须的氧气与养份,此外此架构需要具有弹性且人体可吸收的特性。

  另一个问题是正常心脏的肌肉厚度达两公分,可是在生物反应器中培养出来组织却只有100微米,为了解决此问题,由东京Women’s Medical University 的Teruo Okano 所领导的团队发明让细胞生长在聚合物表面且当培养的温度下降后,已长成层状的细胞就可与聚合物分离,而将四层细胞叠合后,他们移植到免疫缺乏的老鼠皮下,六个月后,当他们打开皮肤,真的看到心肌组织正在跳动且血管也已经渗入组织中。

  再来就是心肌收缩力的问题,组织工程所作出的心肌收缩力量有多大呢?适合生物体使用吗?在Hamburg的Eschenhagen与其研究员将新生鼠心肌细胞与胶原蛋白混合后培养在圆柱模形上,几天后取出并施以伸展刺激,再移植到老鼠体中,发现受过伸展刺激的圆柱形心肌的收缩力大于没受过伸展的普通心肌组织四倍。 (参考文献4.) 肌肉组织的养分供给、组织厚度与肌肉收缩能力,各自分开研究,如何将分散的心脏构成要素组合在一起组织中,让他们共同生长在生物反应器中,将是主要关键点。若组织或器官再造成功,冲击社会伦理的复制人研究是否必要,这些问题将可望解决。

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