醫生已將生物工程氣管植入患者體內,研究人員也嘗試培育膀胱和腎臟。現在,又有一個器官加入了這個行列:食管,它將食物和水輸送到胃部。
據研究人員稱,在俄羅斯克拉斯諾達爾庫班國立醫科大學工作的一個國際科學家團隊利用幹細胞構建了一個功能性食管,並將該器官植入了大鼠體內。新的食管功能與大鼠的天然器官一樣好。研究人員在《自然通訊》雜誌今天(4月15日)詳細介紹了他們的工作。
每年,美國約有 18,000 人被診斷出患有食管癌,還有一些人患有先天性缺陷,或者在醫療程式或吞嚥腐蝕性物質後受傷。這些病例中的許多需要手術,可能涉及取一截小腸或胃來替代部分食管。
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不幸的是,這並非總是最佳解決方案。患者可能會出現併發症,而且許多人在手術後仍然難以吞嚥固體食物。[5項正在徹底改變生物技術的瘋狂技術]
由斯德哥爾摩卡羅琳斯卡研究所的保羅·馬基亞里尼領導的研究人員取了一截大鼠的食管,去除了細胞,留下了蛋白質支架。這種“脫細胞”現在是用於構建細胞附著結構的常見技術,以便進行再生器官實驗。
為了測試該支架是否足夠堅固以承受反覆的膨脹和收縮迴圈,科學家們向其中泵入空氣 10,000 次,使其膨脹和收縮。
然後,研究人員取了幹細胞,稱為同種異體間充質基質細胞,這種細胞植入組織後不會引起免疫反應。科學家們將這些細胞放置在支架上,讓食管生長三週。
然後,他們將食管植入大鼠體內,用工程版本替換了其高達 20% 的食管。他們在另外九隻大鼠中重複了此過程。
研究人員讓大鼠食用流質食物一週,然後在接下來的一週給它們餵食軟食。這些大鼠沒有出現任何問題,並且比接受假手術作為對照的大鼠存活的時間更長。
馬基亞里尼說,支架為幹細胞提供了結構,以及告訴它們應該發展成哪種細胞的化學線索。
當動物吞嚥時,非自願和自願的神經衝動必須以正確的方式協同工作。這意味著,為了正常工作,食管必須發育出肌肉細胞、與神經系統的連線和血管。“我們對我們獲得的細胞分化水平感到非常驚訝,”馬基亞里尼告訴《生活科學》。
雖然這種構建食管的技術似乎在大鼠身上奏效,但在人體上進行測試還有很長的路要走。大鼠和人類之間的差異可能會使轉化複雜化。例如,大鼠和人類的食管並非完全具有相同的肌肉型別和結構。
還有一個問題是,培養食管是否可以擴大規模,因為大鼠的食管比人的小得多。
馬基亞里尼說,在接下來的步驟中,研究人員需要轉向在更大的動物身上進行實驗,以及使用其他器官,以檢視他們在這項研究中嘗試的概念是否具有廣泛的適用性。
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