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外来器官有了营养补给站

发布时间:2021-01-11 16:18:41 阅读: 来源:混合机厂家

外来器官有了营养补给站

外来器官有了营养补给站上海胸科医院谭强研究提出“体内生物反应器”新概念,有助于提高组织工程器官植入成功率   1996年,曹谊林在美国Vacanti实验室内主要完成的“人耳鼠”一经报道,立刻引发了人们对“人体器官工厂”的无限遐想,“组织工程学”也由此成为医学界的“当红辣子鸡”。可时隔十多年,“人造器官”却迟迟不见用于人体。一大难题是组织工程器官再血管化,由此衍生出的排异问题也困扰着国内外的研究者。   最近,上海市胸科医院肺癌研究所副主任谭强提出了一个组织工程领域的新概念:“体内生物反应器”。他说,组织工程器官就好比外来部队,“体内生物反应器”好比一座营养补给站,保证外来器官植入人体后持续获得补给,提高植入成功率。   基于这个理念,谭强主持的一项国际科技合作基金项目通过了市科委组织的专家验收。专家认为,该成果提出的“体内生物反应器”概念,为解决组织工程化气管再血管化等难题提供了新思路。也有人认为,这一理念可推至其他组织工程化器官的构建。    “外科哥德巴赫猜想”   谭强的这个基金项目名叫“DegraPol构建组织工程化气管动物实验研究”,即基于组织工程理论,运用DegraPol这种支架材料“再造”人体的气管。   “现在,许多人体器官有了替代品,而气管是为数不多的、没有替代品的器官,气管肿瘤患者、气管软化病人很痛苦。”谭强回忆,大约在十多年前组织工程兴起之际,用此理论再生一段气管,就吸引着国内外众多研究者投入科研。   但许多障碍仍悬而未解。谭强解释,组织工程化器官植入人体的过程,好比新大楼落成,要有效运作起来,还必须和城市已经排布好的水管、煤气管、电路系统等等对接好,而组织工程化器官要与人体对接的就是“血供系统”,专业用语即“组织工程化器官再血管化”。“但与器官移植不同,组织工程化器官没有直接与受体循环系统相连接的动静脉系统,植入后如何保持种子细胞活性、促进替代品再血管化,是组织工程领域面临的难题。”   难以再血管化的一大原因来自于宿主的排异。“裸鼠是免疫缺陷动物,很少排异;而大动物有较为完善的自体免疫系统,一旦有‘外来入侵者’,就会排异攻击。”   就气管而言,这个过程难上加难。谭强解释,与其他人体器官相比,主要由软骨构成的气管没有丰富的毛细血管,“外来气管”的再血管化难度颇大。此外,这根供空气通过的管道是人体中为数不多的、直接与外部环境连通的器官,增加了“外来气管”植入的不可控因素。   “组织工程化气管由此被誉为外科界的哥德巴赫猜想,是一个终极梦想。”多年前,谭强开始投入组织工程化气管的研究。    “体内生物反应器”   考虑到“排异”,科研人员想到“用病人自身细胞再造器官”。理论上说就是先在体外,利用干细胞、可降解生物材料“搭成”一个器官模型,比如人耳;再将它植入体内,与宿主产生互动,逐步形成软骨、血供系统,最终成为一个有功能的耳朵。   “但一旦植入体内,科研者失去了对人造器官的控制。在动物试验中,只能等预估成形时间一到,切开实验体看结果。”谭强说,人造器官是死是活,跟“开宝”无异。而根据现有科学实验报道,组织工程化器官植入宿主后,99%的细胞会死去。   谭强猜想,这可能是因为“种”在支架材料上的细胞,覆盖在表面那层长得很好,但中间部分由于营养进不去,细胞大面积死亡,或组织局部坏死,或在跟宿主免疫作斗争的过程中败亡。他认为,这是体内、体外两个环境完全分离的弊端。“能否在组织工程化气管植入体内的最初时期,持续补给它所需要的营养,将体内过程也变得可控?”   谭强将这个概念总结为“体内生物反应器”。经过一系列动物实验,它逐渐成形——背包式的小型泵站可以让宿主背在身上,反应器内的营养液持续灌注进入组织工程化气管,以便后者更好地应对排异、再血管化等等“硬仗”。    组织工程化器官新启发   谭强利用DegraPol为支架材料,修复了实验羊4公分长的气管缺损,并在DegraPol材料外表发现覆盖了完整的上皮组织;大体标本显示管腔通畅,无肉芽组织生长;显微镜检显示DegraPol外表面已经再血管化。这初步证实了“体内生物反应器”理论的可行性。在谭强看来,这有助于提振学术界原本认为气管没有替代品的悲观情绪。   2008年,西班牙报道了一例组织工程化气管人体植入的成功案例,但由于该团队无法证实“外来气管”在体内成形的过程,即关键的再血管化过程,质疑随之而起。有人认为,如果无法证实体内再血管化过程,而仅仅是在体外构建模型,然后植入体内,它的意义与当年的“人耳鼠”无异。   谭强希望突破西班牙的报道案例。对他而言,“体内生物反应器”这个新路径,或许能最终解开学界关注的组织工程化气管再血管化的难题。在科委的验收会上,专家们认为,该课题已经率先在实验动物体外验证了“体内生物反应器”3个优点:保持上皮细胞活性(再上皮化);促进血管长入(再血管化);持续接种软骨细胞(再接种种子细胞)。这种设计将传统组织工程研究中分开的体内、体外部分有机地结合了起来,使之在临床上更实用。   更大的意义在于,这一理念可推至其他组织工程化器官的构建。谭强说,体外不一定要构建一个完整的器官模型,或许只要构建一个“半成品”,利用“体内生物反应器”,在它植入体内后,慢慢成形,以便更好地度过排异、再血管化等过程。   目前谭强还有许多论证工作要做,比如他正在着手申请国家药监局、卫生部的审批,可能就某些细节,需要补做一些动物实验,予以证明。“这是为了尽可能确保新技术以最安全、有效的形式应用于人体实验。”谭强预计,明年这一技术有望进入前期临床实验。   本报记者唐闻佳

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