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银丰生命延续计划科研体系蓝图发布
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走出科幻:人体4S店,让器官修复成为可能

发布时间:

2023-08-23

当汽车行驶到了一定的里程数,我们需要到4S店给汽车做保养,以此来让汽车保持在一个安全的使用状态。人其实和汽车相似,人体在运行过程中也需要养护,再生医学“人体4S店”,将通过先进的再生医学技术,实现“哪里不好修哪里”的目标。

一直以来,器官再生和损坏器官修复,都是人们不断追求的梦想。但是,这一梦想很难实现,因为从进化角度来讲,人的器官经过多少万年的进化,高度复杂,同时丧失了很多再生能力;反倒是低等生物像视频里面的蝾螈,如果把它的四肢剪掉,两个月内肯定能长出一模一样的。但是,人们对于这一梦想探索不止,衍生出一个新的学科——再生医学。

再生医学是个系统工程,需要有支架材料来确定细胞的位置和调控细胞的功能,还需要各种再生因子帮助细胞生存、分化和生长,干细胞作为细胞种子,就像砖一样,成为搭建这个房子的重要材料,同时基于生物支架材料,来修复、重建和制造人体想要的组织器官。

干细胞应用于心脏类疾病治疗

2009年初,65岁的迈克·琼斯(Mike Jones) 患有充血性心力衰竭,他的心脏一直不能有效泵血。幸运的是他遇到了干细胞治疗专家罗伯托·波利(Roberto Bolli),成为世界上第一位接受自体心脏干细胞移植疗法的病人。

治疗前,琼斯几乎不能爬楼梯,而如今他可以自如地劈柴,在自己的庭院中清理掉落的树枝。两年之后他的“心脏射血分数”已经从20%,提升到40%。

从那时起,已经有数百名心脏病患者接受了类似的治疗,医生从病人自己的心脏、骨髓或非亲属捐献者身上提取干细胞,再回输到病人体内,这些病人的情况都有所改善。研究者认为,这些干细胞能够促进健康心脏细胞增殖的蛋白,并且分泌可以降解疤痕组织中胶原蛋白纤维的蛋白酶,从而促进心肌组织的再生。他们相信,未来这一技术,将彻底改变心脏病的治疗方式。

使器官再生的“超级胶水”

除了细胞内部机制研究,将细胞整合到一起的“胶水”也至关重要,即细胞外基质的研究。细胞外基质不仅组成了维持动物组织和器官所必需的生物支架,还能释放信号分子,帮助机体进行自我修复。

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在这种认识的基础上,研究人员目前提出一种新的组织工程疗法——让天然生物支架发挥修复能力。

这种方法是从猪等动物的天然组织中提取细胞外基质,然后将其植入严重内伤的病人体内。新植入的支架可能释放信号分子,吸引半特化的干细胞从身体其他部位迁移到损伤处,填补缺损,进而分化成损伤处原有的特定组织。最终,这些植入的支架将被人体内的蛋白和纤维替代,完全清除外源植入的痕迹。

疤痕与再生

哺乳动物的身体对受伤作出反应的方式很有限。对于小伤口,比如被纸张划破的伤口,在炎症细胞局部聚集、对抗感染并清除损伤组织后就会消失,很快就会被正常皮肤完全替代,不会产生疤痕。

而另一方面,在严重受伤的情况下,身体再生组织进行自我修复的能力已经不足以完全修复损伤,未修复处就会被密集的疤痕组织填满。疤痕组织虽然能与周围的存留组织相连接,但会导致组织功能丧失。

研究人员利用细胞外基质移植疗法,治疗了80名肌肉重度损伤超过6个月的病人。经过高强度的物理治疗,确保机体已经最大程度地替换掉受伤肌肉组织后,外科医生重新切开伤口,取出已形成的疤痕组织,放入生物支架,并将其连接在周围的健康组织上。

要构建能正常工作的大型器官,研究人员需要找到一种在支架内部形成血管网络的方法。

对此,科学家提出了一种令人震惊的方式——三维打印,通过打印机反复“编织”,将实验室培养的活细胞一层层地堆积在一个中央平台上,电机的所有动作都基于一个高度精确的三维数字图案。它的工作原理类似于喷墨打印机,只不过将油墨换成了活细胞溶液。这台机器最终“打印”出了一个真实大小的肾脏。

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器官移植往往是治疗器官衰竭的最后一个办法,但目前仍有很多障碍。比如,器官移植的病人一辈子都要吃抗排斥反应药物,对自身免疫系统也有很多的压制,所以有很多副作用。当然最大的障碍来源于供求关系,我国有几十万甚至上百万人等待器官移植,但能等到器官供给的大概也就1%。

器官“打印”的实现,将有效解决这一器官移植的难题。我们期待,或许在不久的将来人类就能实现器官定制,人体4S店这个概念也将变成现实!

山东银丰生命科学研究院

在构建组织和器官方面,山东银丰生命科学研究院一直探索不缀,开展组织工程材料相关研究,探索利用捐献的组织器官开发能够替代损伤或缺失组织器官的生物材料和人工组织器官、类器官,以实现快速、精准、定制化的填充软组织的临床研究及应用,我们期待和世界同仁已到,为“人体4S店”的到来,贡献力量。

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