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美培育出可移植大鼠肢体 同样方法在人类亦或可行

在人造肾脏、肝脏、心脏先后获得成功后,科学家们再次向人工生物肢体发起冲击并取得了突破。日前,美国麻省总医院(MGH)研究人员描述了一种构建人工生物肢体的方法,并用这种方法成功培育出一个具有血管和肌肉组织的大鼠前肢。

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此外,他们还提供证据表明,同样的方法也适用于培育灵长类动物的肢体。此次研究可被看作是人类向人工生物肢体再造和移植迈出的第一步。相关论文发表在《生物材料》杂志网站上。


领导此项研究的麻省总医院再生医学专家哈拉尔德·奥特说,这样的肢体包括肌肉、骨骼、软骨、血管、肌腱、韧带和神经,它们每一个都必须重建,这个过程需要一种特殊的支架。研究表明,他们能够借助这种支撑结构,培育出新的组织并恢复其中的血液循环和肌肉运动。


在美国,有150万人因疾病或事故失去肢体,虽然假肢技术越来越先进,但在功能和外观上仍然有很多不足之处。在过去的20年中,有一些患者选择了供体手部移植,这样虽然能显著改善患者的生活质量,但却面临终身接受抗免疫治疗的风险。而新技术所需细胞可以由患者自身细胞培养,借助特殊的基质支架就能生长出适当的组织,免去出现排异反应的危险。


新研究采用了一种脱细胞技术。首先通过一种特殊的溶解剂去除器官或肢体中的脂类、DNA、可溶性蛋白质、糖和几乎所有其他细胞物质,最后仅留下一个胶原蛋白、层粘连蛋白及其他结构蛋白构成的支架结构。


之后,再通过干细胞技术向这些框架结构中填充所需的细胞。经过一段时间的培养后,这些细胞和框架就能生长成所需的器官或者肢体。在此之前,研究人员已经用这种技术成功培育出人工肾脏、肝脏、心脏以及肺。但用来培育人工生物肢体,这还是第一次。


在新的实验中,移植到受体动物身上的生物工程前肢的血管系统,在手术后迅速充满了血并成功实现了循环。奥特和他的团队对这种人工肢体的功能进行了测试,结果表明其肌肉纤维在电刺激下可实现收缩,并具有一定的强度。使用同样的方法,研究人员在狒狒前臂上也实现了脱细胞化的过程,这表明这种方法在像人类这样的尺度上也是可行的。


奥特称,尽管让再生肢体的神经融入受移植者的神经系统是需要面对的下一个挑战,但借助此前断肢再植手术经验,该技术成功的希望还是很大的。


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