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猪心脏将可植入人类体内,科学家实验室培育出

2019-09-02 11:37

科学家实验室培育出人体器官 将延长预期寿命

美研究称:猪心脏将可植入人类体内

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北京时间9月7日消息,据国外媒体报道,科学家们表示在实验室培育人体器官或许在几年内就可以实现,现在他们已经开发出超过20种培育人体组织的方法。到目前为止,科学家们已经成功在实验室培植膀胱、尿道和气管组织并在临床实验中移植给病患。

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现在,他们开始把目光转向实验室培育更复杂组织器官的可能性,包括心脏,肾脏,肝脏,胰腺以及胸腺。这一医学进展将有助于延长人的预期寿命,因为它将极大地缩短需要器官移植的病人的等待时间。

科学家最新培育的去细胞化猪心脏

有关这一成果的详细情况在日前于英国剑桥大学召开的“抗衰老技术”国际会议上做了报告。会议组织者奥伯里:格雷(Aubrey de Gray)解释说:“我们正目睹一个崭新医学时代的开端,在这个时代,衰老将被控制甚至逆转。尽管这些技术目前仍处于实验阶段,但不久的将来就将变为平常的技术。”

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会议报告人之一,瑞典卡罗琳斯卡医学院的帕劳:马西阿尼(Paolo Macchiarini)教授介绍了他是如何将实验室培育的气管组织移植入一位患有喉癌的患者体内的。首先科学家们使用一个人工支架构建气管模型,随后采用从该患者身上获取的干细胞进行培育。他说:“这种技术将使我们获得一种非常有前景的新疗法,从而为数以千计因患有气管疾患而呼吸困难的病人送去福音。”

老鼠心脏去细胞化过程,老鼠心脏培育过程

明尼苏达大学教授多丽丝:泰勒(Doris Taylor)甚至已经成功地制成了一个跳动的人体心脏,方法是从一位自愿捐献者的心脏上剥离死亡的细胞组织并代之以新鲜的鲜活细胞。而北卡罗来纳州维克森林大学教授肖恩:索克(Shay Soker)则成功获得了“迷你版”的人类肝脏,他运用取自老鼠肝脏的蛋白质“骨架”,并用人类肝脏干细胞在此基础上培育出一个肝脏。

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不过科学家们不得不承认,有一个器官是他们永远也没办法在实验室中培育出来的,那就是人的大脑。但是科研人员也并非毫无办法,他们正在测试一种名为“利美尼定”的药物,希望其有助于治疗亨丁顿舞蹈症,这是一种可怕的脑部退化疾病,它将造成痴呆并最终导致病患死亡。研究人员们希望它能帮助激活溶酶体的活动,这将有助于体内多余蛋白质的清理。随着人的年龄增长,溶酶体的活跃性会降低。

猪心脏经过去细胞化处理后,现成为培育人类移植心脏“脚手架”

英国《每日邮报》相关报道

据英国《新科学家》杂志报道,日前,美国明尼苏达州立大学干细胞科学家桃瑞丝-泰勒(Doris Taylor)在实验室中为新培育的微型心脏连接人造血液供给时说:“这非常令人惊异,它看上去非常完美!”据悉,桃瑞丝最新培育的人造心脏能够像正常老鼠体内的心脏一样跳动,但这种心脏看上去更加与众不同:它覆盖着一层老鼠心脏去细胞组织的“脚手架”,而且新培育的老鼠心脏组织是基于另一只老鼠的干细胞培育而成。

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目前,桃瑞丝计划在更大体形的动物身体上培育出新的器官,而且所培育的去细胞化心脏、肝脏和其他器官并不是来自捐献的人类尸体,而是比如猪等大型动物,这些器官覆盖在人类干细胞培育环境中,发育的新器官可被人类身体所接受,从而有效解决人体移植器官严重短缺的现状。

只要人体接受这些“异种器官移植”不引起悲惨性的免疫系统反应,这将形成事实上源源不断的人体移植器官来源,每一个这样的移植器官都是自然发育的复杂器官组织。桃瑞丝说:“我们正在准备培育心脏、肾、肝、肺、胰腺、胆囊和肌肉组织。”据悉,其他的科研小组也正在使用类似的方法培育新的肝脏器官和肌肉组织。

人体移植器官非常短缺,其中一种解决方案就是工程师在实验室里使用人造脚手架培育移植器官,虽然实验室里能够培育出膀胱和皮肤,但是形成更加错综复杂的器官和血管网络则非常棘手。

从猪身上进行异种器官移植是另一个新途径,虽然该方法存在着一些问题。研究人员必须预防接受者的免疫系统不被移植器官所破坏,同时必须避免猪身体上的病毒传播到人体内。桃瑞丝的培育器官方法却可以避免以上问题,首先,她认为不必要建造一个复杂的器官培育脚手架,她说:“应当让自然发育完成这项复杂的工作。”其次用来自患者体内的干细胞覆盖在“裸体脚手架”上,所培育的器官便能较大可能地被患者免疫系统所接收。

桃瑞丝的方法非常简单:从人体捐献者或其他动物身体上提取器官,然后用温性洗涤剂去除器官上的肌肉、细胞和DNA,只保留一种叫做“免疫惰性”蛋白质的内部“脚手架”蛋白质,从相关患者体内提取干细胞附加在这个“裸体脚手架”上,来自患者体内的干细胞在培育过程中,会对移植器官起到主体免疫功能,并避免主体遭受由于移植器官导致的新感染。

据悉,基于桃瑞丝的方法已成功培育出一些简单的器官,2008年,患者克劳迪娅-卡斯蒂诺(Claudia Castillo)接受了一个来自死亡捐献者的气管移植器官,研究人员从捐献者体内提取气管,进行大小剪裁,然后放入从克劳迪娅体内提取的干细胞培养环境脚手架中,最终发育形成相应的气管组织。英国布里斯托尔大学的安东尼-霍兰德(Anthony Hollander)是这支移植手术小组成员之一,他指出,目前克劳迪娅不再服用药物,现已恢复健康并开始正常工作。桃瑞丝的研究小组目前正是使用相同的方法培育比气管更复杂的器官,比如:心脏,他们将从人体捐献者或者其他动物体内提取相应器官的脚手架蛋白质。

这种培育的复杂器官面临的较大挑战是如何确保所有的器官内细胞与患者的血液相溶合,如果没有血液进入,移植器官中心的细胞则会严重缺氧,导致移植后细胞死亡。桃瑞丝称,她有办法能够克服这种困难。2008年1月,她带领的一支研究小组实现了较大的技术突破,他们基于新生老鼠心脏细胞培育出一个跳动中的心脏,这个心脏保持着3D外形,其内部充满着所有血管。当他们植入一些新的细胞,会生长出血管组织。此外,桃瑞丝表示他们几乎能够重新培育出带有细胞的完整血管系统,其中包括动脉、静脉和毛细血管。她说:“由于我们培育出了血管,新的移植器官能够与患者身体的血液供给系统自然地连接在一起。”在移植心脏器官的培育过程中,干细胞转换成为心室和心房的内皮细胞,还可形成血管和心脏平滑肌细胞。

桃瑞丝的研究小组现已在老鼠腹部灌输培育一个心脏组织,该心脏组织目前处于健康发育,并没有被老鼠身体所排斥。下一步他们将研究是否这个移植器官能够替换现有心脏,并保持动物健康存活。桃瑞丝称,如果要实现这一点,需要在心脏组织生长出更多的肌肉组织,目前我们已培育出心脏的脉管系统,但我们并不认为我们能够培育出足够的心脏肌肉组织保持移植后动物的存活性。

她还基于这项老鼠实验,重复性地试着培育猪的心脏和肝脏,对于猪器官的培育将更简单一些,因为猪的体型更大,要比处理培育体型较小的老鼠器官更容易。预计去细胞化的移植肝脏器官将比心脏更早地培育出来。

其他研究小组也从事于移植肝脏培育研究,科学家史蒂文-巴迪拉克(Steven Badylak)称,现已研究出如何在老鼠体内培育肝脏去细胞培育法,只是该技术尚未发布。此外,美国马萨诸塞州总医院的研究小组负责人马丁-亚穆什(Martin Yarmush)培育了人造可移植老鼠肝脏器官,从而证明在实验室内可以培育出具备肝功能的移植器官。据该研究小组成员科库特-尤冈(Korkut Uygun)称,研究小组的最终目标是培育出人体去细胞移植器官,并不仅是简单的动物器官。

匹兹堡大学医学院的大卫-库珀(David Cooper)是异种器官移植技术的主要研发人员,他指出,“裸体”猪心脏仍携带着alpha-Gal抗原体,人体免疫系统能够识别,并遭受其攻击。但是伦敦大学学院再生医学教授克莉丝-梅森(Chris Mason)指出,许多培育的去细胞猪器官都没有施用辅助免疫药物,必须对猪器官内对人体免疫系统构成攻击的物质彻底消除,否则未来数百万名患者一旦接受猪心脏移植后将出现心脏瓣膜和相关组织的副作用。

更多阅读《新科学家》杂志报道原文

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