器官受损无需移植特制“配方”让脾脏长成肝脏

  传统组织工程技术再造器官的过程中,血管系统往往无法“复刻”出来,导致人造器官无法长大存活。新研究另辟蹊径,对脾脏进行改造,让其具有了肝脏的功能。

  包括人类在内的生命体就像一个个复杂而又精密的“机器”,成千上万个“零部件”让我们拥有生命的精彩。但不幸的是,“零部件”一旦受损就很难更换或再生。

  在全世界范围内,有近1000万终末期器官衰竭患者等待移植一个新的器官,这可能是他们生存的后希望。

  然而,捐赠者短缺、免疫排斥以及医疗、伦理和经济等因素使得器官移植变得无比艰难。

  近日,南京大学张峻峰教授、董磊教授与澳门大学王春明教授联合研究团队在《科学进展》上发表了一项突破性研究成果:他们改变组织工程的传统定式思维,不再寻求体外生长人造器官,而是在小鼠体内,将脾脏改造成具有肝脏功能的器官,这一成果为世界各地等待器官移植的患者带来新的希望。

  突破常规思维 攻克人造器官无法长大的难题

  在过去几十年里,为了解决器官来源短缺的问题,科学家发展出组织工程和再生医学等技术概念。组织工程研究的兴起,使得许多器官受损的人看到了希望的曙光。

  组织工程技术的基本策略是在体外建立一个3D框架,利用生物活性物质,培养并构建成特定的组织,后再将其移植回病人体内,以替代受损的组织。

  但是,这种方法始终未能在临床上获得实质性推广应用,主要原因就是在培育复杂器官上显得“有心无力”,科学家很难将大型器官内部的血管系统“复刻”出来,在没有足够的血液供应的情况下,这种人造器官注定是无法长大甚至无法存活的。

  而在此项新研究中,科学家另辟蹊径,突破了组织工程体外构建器官的常规思维,采用一种与众不同的方法——在小鼠体内直接将脾脏改造成一个新的器官,并且实现了肝脏的功能。

  “我们早开始构思的时候就想怎样让它长大,因为要实现肝脏的功能,必须有足够大的体积,所以为了获得具有生理意义的再生器官,我们一定要让它长大。”论文通讯作者、南京大学生命科学学院教授董磊说,“一个可以绕过血管再生技术不足的方法是利用现有的血管系统,这意味着必须在现有的器官中进行。”

  董磊说,他们这次研究的主要目的是培育出一个有肝脏生理功能的器官。

  肝脏是脊椎动物体内的重要代谢器官,发挥着解毒、去氧化、储存肝糖原、合成分泌性蛋白质等关键性功能。在现代社会,患有肝炎、肝硬化等肝脏疾病的人越来越多,其中肝癌更是让人闻之色变。肝移植是治疗严重肝脏疾病的有效方法,但是,肝源却极其短缺,每年都有大量的肝病患者因无法得到有效治疗而死去。

  那么,该选择哪个器官进行培育呢?他们将目光集中到脾脏上。

  脾脏位于腹腔左上方,是外周免疫器官之一,在产生和清除血细胞方面发挥作用。脾脏在胎儿时期发挥造血器官的功能,在婴儿出生后,脾脏造血功能转移到骨髓。从这个意义上讲,脾脏其实是一个退化的造血器官,所以它的作用是很有限的。脾脏受损切除后,绝大部分人可以正常健康地生活,就说明了这一点。

  “所以,我们就想,看起来好像没有太大用处的脾脏,能不能把它变成一个更有用的脏器呢。”董磊说。

  特制生物制剂 让改造后的脾脏更适合肝细胞生长

  研究思路确定后,摆在科学家面前的是艰巨的技术难题。

  “脾脏是一个淋巴器官,想要让肝细胞长在里面,其实是不可行的。像肝细胞这类上皮细胞注射进去后,它就跑掉了,无法在脾脏内定植。”董磊说,为了让脾脏能够支持肝细胞生长,他们在植入细胞之前做了非常深入的改造。

  董磊介绍说,改造要解决两个关键问题:一是压制住移植异体细胞后的免疫反应,二是提升脾脏的细胞外基质含量。

  “从临床实际出发,很多手术或细胞治疗都是异体移植,实验中还会涉及到异种移植,比如我们的研究中就有大鼠、小鼠甚至人类的肝细胞移植到小鼠的体内,这就必须对它的局部免疫系统进行干预,让它不排斥植入的细胞。”董磊说。

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