科學家使用豬細胞培育人造肺目前無器官排斥風險

發布時間:2018-08-08 16:10:06   來源:新牧網   閱讀:32051次

美國德克薩斯大學醫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物質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量不夠,同時通過抑制受體免疫系統,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系統。每個肺器官移植之后仍能保持繼續生長,大概兩個月之后可實現完全功能性。

一項最新研究表明,科學家已經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,并能不斷發育自己的血管,這是非常關鍵的一步。

肺器官移植每年能夠拯救數千名患者的生命,但是患者需求的肺器官遠遠不夠,大多數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通常都是失敗的。

目前,德克薩斯大學醫學中心的科學家現已培育并移植了4個豬肺,它們移植之后可以生長出自己的血管。據悉,當前有1455名患者在“器官共享聯合網絡名單(UNOS)”上表示正在等待捐獻器官。

即使是在“器官共享聯合網絡名單”上的患者,他們獲得一個新肺或者一對肺,都是很難的,而且移植手術也不能保證有效。等待新肺移植的患者已經病情非常嚴重,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點是,它們配備了可運行的血管,外科醫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,患有嚴重肺損傷的人數逐漸增加,而可移植器官的數量卻供不應求。我們的最終目標是為許多等待移植的患者提供新的選擇。”雖然近年來科學技術不斷進步,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發育并發揮作用。

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建具有所有組成部分的新肺器官是至關重要的,當它僅是由肺蛋白質構成時才是最有效的。

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物質“混合”在一起,仔細地遵循豬肺的組織結構進行清洗。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。

新培育豬肺的秘密在于移植后它們仍能繼續發育生長,使得新的血管網絡在肺中繼續生長擴散。移植兩個星期之后,科學家發現他們植入的“血管種子”可以生長成為強大的血管網絡,將血液運輸至肺部。

他們觀察了豬做完移植手術之后10個小時、兩個星期、1個月和2個月之后的狀況,發現實驗室培育的器官功能非常好,而且似乎會持續改善。柯特拉博士和合著作者瓊·尼科爾斯(Joan Nichols)博士表示,我們并未看到肺水腫現象,這通常是血管系統不成熟的標志。生物改良肺器官移植后將繼續生長,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費,憑借一股敬業精神,做出了令人難以置信的事情。”

他們甚至認為,基于適當的資金,類似最新研究培育出來的豬肺器官可在未來5-10年內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、監測時間更長,從而才能證實肺器官的真實可行性。



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更新日期:2019-05-07
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