作者:Takanori Takebe 来源:《自然》 发布时间:2013-7-19 13:36:24
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人类器官移植有可行性替代方法

 从培养皿到老鼠,科学家培育出人体肝脏。图片来源:《自然》
 
近日,一个日本研究小组在实验室中使用培育出的肝脏前体细胞,生成了功能性人体肝脏,然后将其移植到老鼠体内,以便完成相关发育过程。研究人员的最终目标是将前体细胞移植到人体内,并使它们发育成为病变或损伤器官的替代部件。
 
目前人体肝脏捐赠数量非常匮乏。2011年,美国进行了5805例成人肝脏移植手术。但是同一年,2938名患者在等待新肝脏时去世,或病情极度恶化无法再等下去。新技术对于那些急需移植肝脏的患者而言,无疑是个好消息。
 
《科学》杂志在线报道称,这一成就代表着人体多能干细胞使用的新方向。多能干细胞有发展成为人体任何组织的潜能,而来源于人体组织的诱导多能干(iPS)细胞能够提高所产生的组织和器官与接受者遗传匹配的程度,并避免出现免疫系统排斥问题。但是要在培养皿中制造出完全成熟的人体组织,则存在极大的挑战,在制造三维立体器官时,尤为如此。
 
与在培养皿中培育器官不同,该研究小组决定尝试在体外启动这一过程,并最终在一只动物体内完成整个培育工作。在尝试了数百种不同的方法后,最终研究人员发现,如果他们将来源于iPS细胞的肝脏前体细胞,与其他两种对胚胎肝脏发育起重要作用的标准人体细胞系混合,然后这些细胞能自发地形成4~5毫米的3D结构,科学家称之为肝芽。
 
下一步,他们将这些肝芽植入到免疫系统存在缺陷的老鼠体内,以验证它们是否能被成功嫁接,或依附在这种动物的血管上,并继续发育成熟。事实的确如此:移植的肝芽发育成为研究人员所说的“微型肝脏”。
 
之后该研究小组确定这些微小的器官能产生,通常由人体肝脏制造的典型蛋白质,并且它们能够正确处理老鼠肝脏无法处理的某些药物。日前相关研究成果在线发表于《自然》杂志,研究小组在论文中写道,该实验结果为再生医学提供了一个有希望的新方法。
 
“这一研究超出了我们的预期,虽然相关机制尚不完全清楚。”该研究小组负责人、日本横滨城市大学的Takanori Takebe说。
 
另外实验还显示,这个人造肝脏组织延长了患有致命肝病的老鼠的生命。而科学家之所以选择利用老鼠大脑进行实验,是因为他们能把这块肝脏比较容易地固定在这里,同时便于进行观察。
 
Takebe表示,这项新实验显示,当被放置在成年哺乳动物体内时,前体细胞能够发育成为功能性器官。未来,他希望能使用该技术在非人类灵长类动物体内,最终在人类体内,发育出器官。Takebe还认为,该技术也适用于肾脏和胰脏等其他器官的生成。
 
“对于发育生物学而言,这是一个伟大的日子。”美国费城宾夕法尼亚大学再生医学专家Kenneth Zaret说。澳大利亚墨尔本大学干细胞学家Martin Pera称该实验为“令人兴奋的研究”,并指出它证实了成人体内环境能帮助未成熟干细胞发育成熟。英国卡迪夫大学的Matthew Smalley则警告称,这项技术不会适合所有需要移植器官的患者,不过他也认为:“这项研究提出了人类器官移植的可行性替代方法。”(来源:中国科学报 张章)
 
 
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