作者:刘霞 来源:科技日报 发布时间:2016/4/2 14:30:39
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实验室里用多能干细胞有望打印出人脸

 

多能干细胞或述新“画皮”故事
 
实验室里用其有望打印出人脸
 
 
 
在吴宇森导演的影片《变脸》中,两位主人公先后换脸,变成对方的模样,这一给观众娱乐的电影情节,在2005年12月初法国里昂一家医院让其变成了现实。据当时美联社报道,一名法国妇女面部被狗咬后导致毁容,接受世界首例面部移植手术后,又有了新的鼻子、嘴唇和下颚,成了现实中第一个“变脸”的人。手术后,医院发表声明说,这名妇女状况“极好”,器官移植后看起来“正常”。
 
面部移植手术的风险
 
据美国《趣味科学》网站近日报道,全球大约有30多人接受了脸部移植手术,业界人士的讨论内容也从最开始的惶恐不安到后来为改进此项技术提出的各种建议。作为一种脸部毁容或缺陷疗法,面部移植手术大大提升了患者的生活质量,而且人们对其需求与日俱增,迄今为止获得的结果也令人鼓舞。
 
当然,这一医学实践还存在诸多改进空间,目前尚处于初级阶段,而且实践次数屈指可数。其中,组织排异就是主要的问题,这意味着病人可能终生需要服用高剂量的免疫抑制剂,并有罹患癌症、肝脏和肾脏衰竭等疾病的风险。而且,患者很难在血型、年龄、肤色、头发颜色等方面与捐赠者匹配。另外,手术后,人的面部表情、运动和感觉能否正常也是个问题,新面孔可能只有很少几种表情。因此,诸多因素导致脸部移植很难成为一项常规手术。
 
归根结底一句话:病人接受的是一张以前属于别人的脸。即便手术成功,病人能否调整好心态,坦然面对新脸?是否会造成巨大心理压力和痛苦?这些都成为盘旋在患者和医生头脑中挥之不去的问题。
 
多能干细胞或能负重任
 
但是,如果一张新面孔能利用病人自己的皮肤,在实验室中“构建”出来会怎样呢?我们还需要多长时间才能放弃脸部移植,进入一个全新的领域呢?
 
对此,科学家们表示,干细胞或许能肩负这一重任,尤其是多能干细胞,这种细胞能再生成人体内的任何细胞。科学家们最开始是从捐赠的多余试管受精胚胎中提取出多能干细胞,但现在,他们可以通过对成熟细胞,比如皮肤内的成熟细胞,进行重新编程而获得多能干细胞。这意味着,科学家们或许能提取一块皮肤,对其内的细胞进行重新编程,让它进入多能状态,接着用其作为制造人脸等很多活体组织的起点。
 
制造皮肤当然比生成某类细胞更复杂,但这一领域的研究人员已取得了显著进步。现在,科学家们使用多能干细胞来制造很多皮肤细胞类型,包括在表皮发现的角质形成细胞、黑色素细胞和在真皮内发现的成纤维细胞、脂肪细胞和巨噬细胞等。美国研究人员已将由干细胞生成的成纤维细胞和皮肤表皮角质形成细胞结合起来,制造出了全层人造皮肤模型。不过,将更多细胞类型和拥有复杂功能的组织,比如毛囊和汗腺囊括进皮肤内是科学家们未来面临的一大挑战。
 
另外,科学家们目前只是在小规模地制造少量组织方面取得了重大进步,距离制造出足够多的细胞来培育一张人脸用于移植还有很长的路要走。但技术一直在进步,而且,机器人技术的突飞猛进和搅拌式生物反应器的出现使大量制造细胞变得更容易。细胞打印等技术的问世也意味着,科学家们可以通过将细胞排列成三维结构,制造出更复杂的组织。尽管此类技术目前处于发展初期,但最终有望被科学家们用来将细胞和结构蛋白(有时候也指生物墨水)结合起来,根据软件生成的模板,打印出一张完整的脸。
 
尽管技术壁垒正在被慢慢攻破,但此刻,使用多能干细胞制造其他细胞的主要缺点是功能有限。与身体内的细胞相比,实验室制造细胞的表现常常要稍逊一筹。不过,用于模拟人体环境的3D组织培育系统或许能在解决这一问题上发挥作用。
 
另外,制造细胞的技术也很少被完整地标准化。用于移植的细胞需要拥有最好的质量,如果不能将它们培育到完全合格的标准,那么移植就可能导致如免疫排斥或肿瘤等问题。
 
实现“换脸”任重而道远
 
尽管达到这一目标还有很长的路要走,但好的消息是,这趟旅程无疑会给我们带来更加直接的好处,尤其是在疾病建模和药物研发领域。科学家们已使用人体皮肤来建模糖尿病创面愈合和皮肤癌等环境。随着多能干细胞技术的成熟,科学家们或许可以制造出更大规模的人体组织,用于多种情况的检查,提供比动物模型更好的预测能力。
 
简而言之,从一块活体组织得到细胞,生成并扩展干细胞系,再将其分化成多种皮肤细胞,接着对其编程,让其变成一块可用于移植的组织,仍然是一项任重而道远的任务。即使我们已经解决了细胞功能和生产规模等领域的问题,用病患自己的皮肤培育出一张新面孔的技术,还需要更加充分而广泛的安全测试。最近,科学家们在将由多能细胞生成的视网膜组织移植进一名日本妇女的眼睛方面取得的进步非常鼓舞人心,但制造出用于脸部移植的皮肤,仍需要获得数十项技术进步才可以实现。
 

 

 
 
 
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