“再生医学现在真正的难点,是微环境的调控问题。意思是,我们怎样让干细胞在人体之内,按照我们设定好的程序,不受干扰地长成我们想要的组织或器官。这个问题,目前全世界都没有解决。”戴建武说。 目前,干细胞可以在实验室中,被分化成神经细胞、皮肤细胞等各种临床所需要的功能细胞,但如果在人体内培植,就很容易受到人体产生的各种诱导分子的干扰,一不小心就“长歪了”。 在体外培植的器官,就算是使用同样来源的干细胞来培育,移植回体内的时候,仍然需要适应。戴建武举了个例子:“就像自家的孩子打小在外面养着,大了才抱回来,和家人肯定会有隔膜。” 伍德拉夫和她的团队也承认,打印小鼠的器官,距制造人类器官还有一段距离。人类的卵巢远远大于老鼠的卵巢,结构也更加复杂。目前使用的材料,如果要支撑打印人体器官,强度仍然不够。 在瑞米尔·沙阿看来,荧光小鼠实验中,真正与众不同的部分,是3D打印中所使用的“墨水”,也就是支架和材料的结构。她们使用的是生物性水凝胶,这是一种安全的生物材料,由被破坏的胶原蛋白制成。 “大多数水凝胶都很脆弱,因为它们大部分是水,而且往往会自行坍塌。”沙阿说。伍德拉夫团队找到了一个恰当的实验温度,在这个温度下,实验中所用的水凝胶能够自我支撑而不会崩塌,这使得多层结构的形成成为可能。“这是第一个证明支架结构对卵泡生存有影响的研究。” 在美国西北大学的实验室里,研究者开始用这些水凝胶“墨水”,给小鼠的新卵巢搭建“脚手架”。它被编织成一层层交错的结构,中间的空隙用来留给细胞通行,以便将来跟小鼠的体细胞相结合。她们小心翼翼地控制着这些水凝胶细丝之间的距离,控制层间的前进角度,打印出不同的孔隙大小和不同的孔隙几何形状。 当3D打印出的卵巢被小鼠的体内循环系统接纳后,这些孔隙成为交流的通道,血液开始流通,卵细胞发育、成熟、排出,荷尔蒙开始循环。 最终,7个人工卵巢里,有3个让受试小鼠正常怀孕,生下了那些熠熠生辉的幼鼠。 未来,人类的器官就像壁虎的尾巴一样 对伍德拉夫来说,实现生育功能,并不是她的团队对卵巢进行研究的最终目标。给老鼠移植3D打印的卵巢,也仅仅是她们团队研究的一个开始。 “我们的想法是,一个年轻的癌症病人接受化疗前,将她的卵巢组织提取出来,分离卵泡。当她的癌症被治好了,我们可以给她打印一个新的卵巢。” 伍德拉夫在接受媒体采访时说,“妇女的医疗保健需求,远远超出了生殖系统的范围,涉及所有医学领域。现在是时候将这一基础科学知识,纳入到全国最全面的妇女医疗计划中去了。” 她发现,很多人认为卵巢仅仅是具有生育能力的,但卵巢其实是“女性健康整体体系的一部分”。2006年,伍德拉夫创建了女子健康研究所,致力于推进基于性别的生物学领域发展。 对干细胞和组织工程等领域的研究,正推动着再生医学的发展。对研究者来说,未来的目标,是希望人类的器官就像壁虎的尾巴一样,砍掉了,原处会长出一个新的来。 “再生医学的前景很可观。未来有一天,或许需要什么器官,就能用干细胞制造出来。” 解放军总医院(301医院)的陈海旭博士对中国青年报·中青在线记者说。在陈海旭所在的研究团队,利用自体骨髓干细胞治疗I型糖尿病的研究,已经到了临床试验阶段。 这项技术还能用于治疗Ⅱ型糖尿病患者后期并发症,由于组织修复能力减退,伤口时常不易愈合。基于再生医学的疗法能够促使创面愈合,干细胞被用于促进新生血管的生成及血流供给,改善下肢缺血的症状。 陈海旭博士还提到了一种利用自体骨髓干细胞治疗溃疡性结肠炎的方法。他们在肠镜下,将干细胞移植到结肠黏膜的溃疡周围。90多天后,他们观察到,和患者纠缠了3年多的顽固性溃疡,已经基本愈合了。 中科院再生医学研究中心最新的成果是,利用智能生物材料构建微环境,对受到损伤的脊髓神经进行修复。戴建武研究团队设计和制备了适合脊髓损伤修复的有序神经再生胶原支架,引导神经细胞有序生长。这项研究已经于2015年1月进入临床实验阶段。 再生医学涉及的3个概念,包括干细胞、生物材料和细胞中的生长因子。2008年6月,一位西班牙患者接受了世界首例自体干细胞培育的人工气管移植手术,恢复状况良好。当时采取的方式,是将患者的自体干细胞,与其他捐献者的气管组织在模拟环境的生物反应器中一起培养,最终移植。 |