? ? ? 生物工程師Joan Nichols在加爾維斯頓的實驗室里培育了一塊人造肺器官，而且得花上像養(yǎng)孩子一樣的功夫來照顧這塊精致的東西。
Joan Nichols和他的團隊都來自德克薩斯大學(xué)醫(yī)學(xué)分部，過去幾年中，他們輪流開車到實驗室，在上午1：00點準(zhǔn)點檢查他們的實驗器官，比如生物反應(yīng)器沒有泄漏，支撐肺部的營養(yǎng)液是不是仍在流動，或者組織和靜脈的萌芽囊有沒有死于污染。最后的風(fēng)險更是帶給他們持續(xù)的焦慮——建立肺部需要在溫暖、潮濕、真菌友好的條件下將物質(zhì)懸掛數(shù)周。
但他們小心翼翼的努力得到了回報。2014年，Joan Nichols的團隊培養(yǎng)出第一個生物工程人肺。一年后，研究人員首先將一個實驗室制造的肺部植入豬體內(nèi)。他們使用來自預(yù)期接種者的細(xì)胞培育了三個以上的豬肺，并成功地移植了它們，而且沒有使用免疫抑制藥物。
據(jù)這些研究人員在本周《科學(xué)轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)》雜志上的描述，這種培育豬肺的程序和方案，是使用移植受體自身細(xì)胞，培育出按序生長的人體器官的重要一步。
生物工程肺有點像用粘土鑄?！狽ichols的團隊在韌性、靈活的蛋白質(zhì)框架上培育適合在實驗室生長的肺部的組織和血管。研究人員研究小組首先分別對四頭豬進行手術(shù)切除一只肺，他們隨后得到了第二手的腳手架，從死豬身上收集整個器官，并用糖和洗滌劑混合物將它們洗凈，以剝?nèi)ニ鼈兇饲八姓叩募?xì)胞和血液，就像去掉舊桌子上的一層清漆。
Nichols表示，每個肺部中僅留下了蛋白質(zhì)，本質(zhì)上說就是肺的骨架。它主要由膠原蛋白和彈性蛋白組成，膠原蛋白賦予肺部力量，彈性蛋白使其具有彈性。每個腳手架都會被放入生物反應(yīng)器，Nichols和她的團隊從零開始構(gòu)建每個蛋白質(zhì)斑點。最早的模型比小魚缸還小，但后來他們配備了從Home Depot購買的零件用作工具。
每個生物反應(yīng)器都起著至關(guān)重要的作用?！斑@可以為器官提供生長因子、媒介，以及物理刺激。”兒科麻醉師Joaquin Cortiella說道，他與Nichols共同領(lǐng)導(dǎo)肺部實驗室。它的作用類似于胎盤，使肺在溫暖、舒適、營養(yǎng)豐富的環(huán)境中發(fā)育30天，然后移動到還在呼吸的活體豬的胸腔，整齊地安置在動物的原始肺部旁邊。
哥倫比亞大學(xué)干細(xì)胞和組織工程實驗室主任Gordana Vunjak-Novakovic表示，在生物反應(yīng)器中培養(yǎng)一個月的肺是一項重大成就。而且這相比以前實驗室培養(yǎng)的肺部在移植前花費的時間少了很多。Nichols和Cortiella可以用這些省下來的時間為生物工程肺部培育更多的血管，其發(fā)育不足“是目前肺活量的主要限制”。
在過去涉及較小動物的研究中，移植受者往往由于肺部積液而在幾小時內(nèi)死亡。相比之下，Nichols和Cortiella器官中的脈管系統(tǒng)允許受體豬在移植后可以存活長達兩個月，而且沒有任何可觀察到的并發(fā)癥。
目前還不清楚2個月后受體活豬的表征。研究中的4只動物分別在手術(shù)后10小時、2周、1個月和2個月安排安樂死，因此研究人員可以檢查每個生物工程肺在移植后如何在其受體內(nèi)發(fā)育。所有跡象都表明肺部實現(xiàn)了自然銜接和融合，它們繼續(xù)生長出血管和肺組織，并被動物的天然肺微生物組特有的微生物固定住，所有這些都沒有呼吸道癥狀或接受者的免疫系統(tǒng)排斥。
一個很大的問題是生物工程肺部輸送氧氣的程度。研究人員擔(dān)心，植入的器官太不發(fā)達，不足以阻止每只研究動物在呼吸使用其原始肺。這樣實驗室培育的器官就只能孤立地進行測試。Nichols團隊表示，未來他們打算培育出移植肺部后可存活一年以上的豬樣本，而且還會用于更多的生物測驗，預(yù)計十年內(nèi)將生物工程肺移植到人體中。
據(jù)調(diào)查，僅在美國就有1,400多人正在等待肺移植，然而根本沒有足夠的供體肺來滿足這種需求。通常新肺的平均等待時間是三到六個月，有時可能是幾年。
Nichols團隊為未來在實驗室培育人工肺開辟了道路。未來，如果生物工程肺可以完全取代供體捐贈肺，那些等待換肺的人們將不用被列成一串串恐怖的長名單。
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