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人造器官还有多久能实现看看这些干细胞研究 [复制链接]

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近年来,再生医学不断发展,人造肌肉、人造血管、人造神经,甚至是有着完整表皮层、真皮层和皮下层的皮肤类器官都可以实现生产制造。而人类实现完美修复损伤组织和器官的梦想都将通过干细胞的研究与应用更进一步。

其中,皮肤也是人体的器官之一,由于结构和质地非常复杂同时也是人体最难模仿的器官之一。过去的人工皮肤,停留在角质形成细胞分离培养的水平,缺少毛囊、神经网和毛细血管网,不能排汗,也不能感知温度。

年6月,美国哈佛大学等机构的研究人员在《自然》上发表文章,介绍了在人造皮肤领域的新成果,通过人类多能干细胞,科学家培养了可以长出毛发的皮肤类器官,并成功在老鼠身上长出新的毛发。

这是首个拥有着几乎完整功能的皮肤类器官的成功研究。

毛囊(萌芽期)和嵌入的神经(红色)▼▼

开发新的基质

如果说皮肤类器官的干细胞研究已经走在前沿,实现了里程碑的突破,那么其他人造器官还有多久能实现。

近期,洛桑联邦理工学院(简称EPFL)的生物学家和生物工程师设计了一种新的方法来种植简化的人体微型肝脏。他们在国际上都是前沿的干细胞研究学者。

EPFL的科学家们利用多能干细胞创造了一种被称为器官的简化的微型器官。随后,研究人员还开发了一种新型基质,就像脚手架一样,为干细胞分化再生提供了结构,在科学家理想的状态下生长。

由KristinaSchoonjans教授和MatthiasLutolf教授领导的研究小组随后在培养基中添加了多肽(蛋白质的构成块),来进一步指导肝细胞的生长。

再生医学的重大进展

在EPFL的研究人员开发的化学定义的基质与其他商业上可用的基质是不同的,因为它的性质更稳定和非免疫原性。将来可用于培养可移植的健康干细胞器官,可用于治疗终末期肝病患者。

“大多数现成的底物都是用老鼠的肿瘤细胞制造的,这使得它们不适合移植,”Lutolf实验室的博士助理和论文的主要作者之一SabaRezakhani解释道。“我们的基质标志着再生医学的重大进步。它和现有的解决方案一样有效,但不含动物产品。”

现阶段,使用干细胞配合新的基质将更易培育肝脏器官,更好的控制肝细胞的生长,这对于未来生产完整肝脏器官是有非常大的研究价值。

基质并非唯一的解决办法

器官的形成需要基质控制,让干细胞向合理的形状和方向生长。本质上,就是干细胞需要组成正确的三维结构,以目前技术水平来看,使用干细胞生物墨水就可以打印我们需要的肝脏器官,但是受到重力的影响,如血管和神经很难在人工环境中模仿它们的自然细胞排列。

相反,在失重的太空环境下,移除了重力的影响,干细胞可以完美地实现正确的三维结构。太空中是人造器官理想的培育环境,相比较过去火箭发射大约美元/公斤的成本,现在SpaceX火箭发射成本降低到美元/公斤,未来成本还可以继续降低。

未来,在太空中制造器官将是一个新的解决办法,而且非常有可行性。如日本就已经在积极准备相关研究,日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)和横滨市立大学计划,利用国际空间站(ISS)的日本“希望”号实验舱进行干细胞器官培养实验。

科学家的长远目光

当我们还在想人造器官多久能实现的时候,或者我们以为科学家仅仅是在实验室研究干细胞再生器官的时候。实际上,雄心勃勃的科学家已经将实验搬到了太空之上,为未来生产制造器官开始着手准备,太空中将是实现人造器官最理想的环境之一。

火箭的发射、运输、回收等相关技术已经逐渐成熟,干细胞再生医学也在不断推进,过去十几年前的干细胞研究,现在部分都已经成功应用到临床试验。

现在干细胞应用人造器官的研究发展很快,美国生物学家、诺贝尔奖获得者吉尔伯特认为,在50年内,人类将能够培育出人体的所有器官。人造器官将是21世纪具有巨大潜力的高技术产业,必将产生巨大社会效益和经济效益。

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