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加拿大科学家培育出可以用于移植的心脏细胞片

  • 来源:

加拿大医学

加拿大科学家已经研究培育出一种能够参与心脏工作的心肌细胞片,包括肌肉和“血管”,它呈芯片状,可以像心脏那样博动。

多伦多大学的米莉卡·拉迪斯克(Milica Radisic)教授和她领导的实验室一直在研究培植人体中各类器官的“小样”(mini organ)。她说:“我们实验室目前的主要研究领域是培育获得心脏组织细胞,它要与人类成年人的心脏细胞一样。 而我们要培育的细胞也来自跳动的心脏”。

从国际上看,科学家们此前已经成功地在实验室做到了培植器官组织的生长。但以前的大多数研究都是在培养皿中进行,且培植各种不同器官细胞的目的是用于药物测试,看哪种化学物质能更有效地用于器官疾病治疗。

蒙特利尔麦吉尔大学的化学系助理教授克里斯托弗·莫瑞斯(Christopher Moraes)就一直在从事此类研究。他说,用于研究测试的化学成分只有很少一部分用到推向市场的药物中。因为我们所有的发现都是在人工条件下形成的,而且研究的关注点更多地集中在模拟的人体组织的生长上。

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培植人体器官组织之后

近几年来,很多科学家都在研究如何在培育人体器官组织的基础上,进一步培育出能够修补器官或参与器官工作的器官组织。就心脏来说,2012年,哈佛大学的研究人员将老鼠的心脏组织放在培养基内,成功地培育出海蜇形状的物体,它可以像心脏一样搏动。

2015年,日本大阪大学的一个研究小组先培育出患有心肌梗塞的大鼠,然后在其心脏上移植‘心肌细胞片’。 再通过特殊的X射线观察,看到移植的心脏细胞片中负责心脏收缩的肌动蛋白和肌球蛋白开始配合心脏的收缩发挥作用。

多伦多大学拉迪斯克和她的团队则创造了用一种3维的多孔板状培养基代替原来使用的平板培养基,为心脏细胞的发育创造一个更适宜的环境。它有些类似电脑芯片的结构,内存可以伸展,使用的聚合物体也可以生物降解。研究人员将这种培养基称作“血管培养基”(Angiochip),并已经用这种培养基尝试过培养人类心脏和肝脏细胞组织。

拉迪斯克博士介绍:“我们使用心脏细胞来培育心脏器官组织,有时也有很快的扩散,但通常需要两到四个星期,这个芯片型的细胞片开始像心脏那样搏动”。

如何将这样的人工心肌细胞片安装到心脏上

3月7日星期一出版的《天然材料》科学周刊登载了拉迪斯克的博士研究生张博阳(音译)的学术论文。他在这个研究项目中的主攻方向就是如何改善“芯片”内充当血管使用的微型通道,以便与其它组织连接。

张博阳说,当他第一次在实验室里看到‘心肌细胞片’有节奏地跳动时,印象非常深刻。他说:“这真的很令人吃惊,因为你很少看到细胞在那移动”。

后来他们在老鼠身上的实验显示,这些人工制造的心脏组织可以植入到活老鼠的心脏上,与老鼠自身的血管系统连接,起到泵血作用。“这是我们头一次成功地将人造器官组织连接到活体上,并看到血液在其中流动”。

麦吉尔大学的莫瑞斯博士说,这种芯片型器官组织比以前的技术有了很大进步。“以前是器官在芯片上,现在则可以把芯片植入到器官里,这样我们就可以人为设计芯片的大部分条件,将它植入到活体内,以后还可以植入到人体内。当然这还需要进行更复杂的生物学研究”。

拉迪斯克说:“我们要进一步发展现在人们所称作的“芯片上的器官细胞组织”,使之能够与每个患者的器官相匹配,用于器官疾病的治疗。例如心脏细胞片就可以治疗心脏上的伤疤、心壁变形、以及重度心力衰竭。

张博阳说,那时我们就可以在实验室中制造出用于治疗心脏病的心肌细胞片,用它来更换病人受损的心脏部分。但这样的目标究竟还需多长时间才能实现,现在还不好预计。

 

亚明 RCI

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