多年來，生物學家們過於關注細胞的內部運作，以至於幾乎忽略了將人體或其他生物體內的細胞粘合在一起的“膠水”。然而，一旦研究人員開始深入研究細胞之間的物質，即細胞外基質，他們便開始意識到整個結構是多麼的動態。這種被忽視的基質不僅提供了必要的生物支架，以防止動物組織和器官溶解成黏糊糊的一團，而且還釋放分子訊號，這些訊號除其他外，還有助於身體自我修復。
基於這一洞察，研究人員現在正在開發一種新的組織工程方法——其中，天然支架的再生能力發揮著主導作用。其理念是從豬等動物身上採集細胞外基質，並將其植入患有嚴重內傷的患者體內（首先去除那些會引發受體免疫系統破壞性攻擊的成分）。新植入的支架隨後會釋放分子，吸引來自身體其他部位的半特化幹細胞來填充各種生態位，並分化成應該存在的那種組織。最終，即使是植入的網格結構也會被人類蛋白質和纖維所取代，完全抹去其農場來源的所有痕跡。
研究人員正在以驚人的速度將這一願景變為現實。不到十年前，外科醫生開始使用細胞外基質來修復腹股溝疝，基本上是圍繞腸道的肌肉和支援組織中的薄弱點。目前，他們正在嘗試在體內生長新的肌腱，並且在不久的將來，他們希望能夠定期再生主要的肌肉群甚至器官。毫不奇怪，美國國防部在護理遭受伊拉克和阿富汗爆炸裝置在其胸部、手臂和腿部炸出洞計程車兵方面積累了可怕的專業知識，它為許多此類研究提供了數千萬美元的資金。
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疤痕與再生
很少有研究人員像匹茲堡大學麥高恩再生醫學研究所副主任斯蒂芬·巴迪拉克那樣，有能力推動該領域向前發展。巴迪拉克最初的職業生涯是獸醫，然後獲得了病理學博士學位，隨後又獲得了醫學學位。“這不是一種非常實用的培訓方式，”他指出，“除非你準備好承擔鉅額的教育債務。”
巴迪拉克認為，細胞外基質有一天可能會被證明對爆炸事件的倖存者特別有益。他指出，哺乳動物身體對損傷的反應方式有限。小傷口，如紙張劃傷，在炎症細胞湧入該區域，對抗感染並清除受損組織後，便會消失。隨後很快就會完成正常皮膚的完全替代（不留疤痕）。另一方面，在路邊炸彈襲擊中倖存下來計程車兵，可能會失去特定肌肉群 20% 到 80% 的質量。這位研究人員表示，在如此嚴重的情況下，損傷超出了身體再生組織的能力，缺口被緻密的疤痕組織填充，從而連線了剩餘的組織部分，但也導致功能喪失。在這些情況下，最好的選擇可能是截肢，併為受傷的戰士安裝一個提供更廣泛運動範圍的假肢。
巴迪拉克和他的同事現在正在使用細胞外基質治療 80 名此類患者，他們至少在六個月前遭受了嚴重的肌肉損傷。在旨在確保身體儘可能自行替換肌肉的強化物理治療方案之後，外科醫生會重新開啟舊傷口，清除已形成的任何疤痕組織，放入生物支架並將其連線到附近的健康組織。
這位獸醫-醫生-組織工程師說，早期結果很有希望。對治療過的肌肉進行的活組織檢查顯示，與研究人員在動物身上開發該技術時看到的生化變化相同。如果一切繼續順利，巴迪拉克希望在今年春季或夏季晚些時候發表前五名患者的研究結果。
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