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人造膀胱开创制造器官时代? 生产复杂器官路还远

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日期:2006-12-3 来源:互联网
内容提示:人造膀胱的成功应用给人类器官移植带来了新的希望。但要在实验室里“生产”更复杂的器官,科学家还有很长的路要走。 把实验室变成生产人体器官的“车间”,这听起来就像是科幻电影里的情景。 美国维克·福里斯特大学再生医学研究所的安东尼·阿塔拉教授采用组织工程技术,不仅在实验室里“生产”出人体膀胱,而且成功地把..

人造膀胱的成功应用给人类器官移植带来了新的希望。但要在实验室里“生产”更复杂的器官,科学家还有很长的路要走。

把实验室变成生产人体器官的“车间”,这听起来就像是科幻电影里的情景。但最近公布的一项成果,已经开始让这样的设想走向现实。

美国维克·福里斯特大学再生医学研究所的安东尼·阿塔拉教授采用组织工程技术,不仅在实验室里“生产”出人体膀胱,而且成功地把它植入到患者体内。这种“人造膀胱”已经在接受治疗的7名患者体内平均“运转”了4年左右的时间,其中应用时间最长的达6年以上,它们至今仍在发挥着较为满意的功能。

阿塔拉教授的上述研究成果4月4日在英国医学杂志《柳叶刀》的网站上甫一公布,立即引起极大的关注,因为这是世界上首次在体外培育出完整的人体器官并得到实际应用。此前,科学家们在实验室里只能培育出皮肤、骨骼和软骨等相对简单的人体组织。

“阿塔拉的研究成果,展示了组织工程技术良好的发展前景,说明在体外培育复杂的人体器官不是不可能的。”国家重点基础研究发展规划组织工程项目首席科学家、上海组织工程研究与开发中心主任曹谊林教授在接受本刊采访时评价说。

膀胱生长在支架上

根据《柳叶刀》杂志的报道,阿塔拉教授从16年前就开始了相关的研究工作,他先后在老鼠、兔子等动物身上做了试验,并且在1999年首次把人工培育的膀胱植入到一位患有“脊柱裂”病症的儿童体内。在其后数年时间里,又有6名同样的患者先后接受了这一治疗。这些患者都来自美国波士顿儿童医院,年龄在4岁到19岁之间。

脊柱裂是一种先天性疾病,这类患者由于控制膀胱的神经受到损害,导致膀胱的收缩功能发生异常,患者因而会出现尿渗漏、尿失禁等症状。这些病人轻者每天要带着尿布,重者膀胱内的压力不断增大可能造成尿液回流,进而会造成肾脏功能受损。按照传统的治疗方法,医生会截取患者的胃或肠组织进行膀胱再造手术,但这种治疗方法的效果并不理想,而且会给患者带来一系列并发症。

按照组织工程技术的要求,阿塔拉教授首先从患者本人膀胱的上皮层(这一层相当于膀胱的“衬里”)和肌肉层取一分钱硬币大小的组织作为“种子”,在实验室里进行培养。当这些组织生长到足够大的时候,就会被转移到一个膀胱形状的支架上继续生长。这种特制的支架除了能够让上皮层和肌肉层细胞继续生长之外,还包含一层能够降解的胶原物质,这种物质像网架一样对以上两层细胞的生长起到支撑和连接的作用。经过大约2个月的时间,原来的数万个细胞可以繁殖到15亿个左右,并且布满整个支架,上皮层在内,肌肉层在外,一个完整的新膀胱就这样被培育出来了。

在其后的治疗过程中,医生首先切除病人体内原有膀胱的大部分,然后将实验室里培育出来的新膀胱与原有膀胱的残余部分缝合在一起,这样新组成的膀胱经过在体内的继续生长和融合,便可以逐渐发挥功能。对患者术后多年跟踪观察的结果显示:病人对排尿的控制能力得到增强,新的膀胱在一定程度上恢复了功能。

器官移植的新希望

“目前,所有患者的身体健康状况良好,人工培育的膀胱让他们重新开始了正常的生活,原来的各种症状都得到了缓解。”阿塔拉教授日前对媒体解释说,“之所以在经过多年的临床应用以后,至今才公布这一结果,是希望通过长期的观察来验证这项技术的效果。”

目前,阿塔拉教授领导的研究小组将进一步扩大临床试验的例数,并打算把这项技术试用于其他膀胱疾病的治疗。而另一方面,美国一家名为Tengion的生物科技公司已经获得了这项研究成果的专利使用权,这家公司将寻求美国食品和药品管理局(FDA)的批准,使其早日实现商业化。

“人造膀胱的成功应用,给人类的器官移植带来了新的希望。将来有一天,科学家们也许会找到在体外培育其他组织和器官的方法,以有效地解决移植用的人体器官短缺问题。”阿塔拉所率领的科学家团队正在尝试采用组织工程技术,来研究如何在实验室里培育出诸如心脏、肝脏、肾脏、胰腺等20多种不同类型的组织和器官。阿塔拉教授对此显得信心十足。他强调,采用这项技术的最大优势就是:由于“种子细胞”都取自病人自身的组织,培育出来的新器官在植入患者身体后,不会产生任何排异反应。

中国专家曹谊林谨慎地肯定了“人造膀胱”的成功对于组织工程技术的意义。作为中国组织工程研究工作的主要开拓者和学术带头人,曹谊林领导的上海组织工程研究与开发中心也在进行人造膀胱的研究工作。他们从去年开始尝试为兔子“复制”膀胱,这项研究目前仍处于进展当中。

“而在骨骼、软骨、肌腱与皮肤等组织的体外构建方面,中国在国际上占有一席之地,”曹谊林说。据报道,上海已经有50名患者使用了“人造骨”,其中使用时间最长的已有4年半,至今运转正常;上海组织工程研究与开发中心采用组织工程技术还为几个病人修复了皮肤;此外,“人造耳朵”也有望用于帮助病人恢复听力。

“人体零件制造时代”还有多远

然而,有科学家指出,膀胱是相对来说较为简单的人体器官。它的功能以储存为主,和心脏的泵功能、胰腺分泌胰岛素、肝脏进行代谢、肾脏分泌尿液等相比,膀胱的功能要简单得多。从结构上来看,人体总共有多达200余种的细胞,像肾脏、肝脏这样的器官则是由多种细胞组成的极其复杂的结构,在实验室里要想培育这样的器官绝非易事。

英国《每日电讯报》在报道中提到,1998年,加拿大多伦多大学的科学家制订了一个计划,打算10年之内在实验室里培育出可供移植的心脏——它在人体器官结构的复杂性方面是最具代表性的。“我们的远景是:要让换一颗受损的心脏,就像给汽车换一个化油器那么简单。”然而,他们至今距离这个目标仍和当年一样遥远。

实际上,即使对于阿塔拉教授培育的人造膀胱,一些研究人员对于它的商业化也抱有谨慎的态度。他们表示,这一研究并没有与传统的膀胱再造手术进行直接的比较。《美国人造体内器官协会》杂志编辑约瑟夫·威士伯格也提出疑问:在阿塔拉的试验对象中,除了报告中提到的7名患者外,另外有2名患者因为个人原因退出研究,这应该是一个“危险的信号”,而这项研究的结果最终却忽视了这一事实。

曹谊林教授在接受记者采访时认为,目前应用组织工程技术构建骨骼、软骨、表皮和角膜等单一结构的组织已经较为成熟,但对于具有复杂功能的器官构建,仍面临许多需要解决的问题。

“器官组成、结构和功能的复杂性决定了器官构建对种子细胞和支架生物材料的要求远较单一组织复杂而严格;而且,如何将各种细胞按照器官的正常结构,在支架材料上进行三维有序排列与组装,并形成接近正常的有序结构,现有技术手段也难以解决;更值得关注的是,怎样保证器官在形成过程中不同组织之间的完美整合,以及构建后的器官与人体的完美整合,和各项生理功能的正常发挥,这些都将是更为艰巨的挑战。”曹谊林说。

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