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干细胞培养出多种人体类器官,十年后有望实现移植至人体

时间:2017-04-25

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干细胞移植已经成为一种新兴的途径被应用于疾病的治疗之中,然而,干细胞的功效还远不止于此。作为一种尚未分化的细胞,干细胞拥有分化成身体中各组织器官的能力,因此,人类身体中的器官一旦衰竭,将有望用人工培育出的新组织器官替代。

干细胞移植已经成为一种新兴的途径被应用于疾病的治疗之中,然而,干细胞的功效还远不止于此。作为一种尚未分化的细胞,干细胞拥有分化成身体中各组织器官的能力,因此,人类身体中的器官一旦衰竭,将有望用人工培育出的新组织器官替代。

       目前,所有类器官都是用干细胞技术,通过精确模拟人体发育条件,在实验室让干细胞分化成各种不同类型细胞,自组装成器官的基本结构。

       经过近 10 年的快速发展,科学家们已经能在实验室利用细胞培育、分化、自组装成各种类似人体组织的 3D 结构,制造出肝脏、胰脏、胃、心脏、肾脏甚至乳腺等在内的各种类器官。英国著名学术期刊《发育》杂志 3 月刊以专版形式,对类器官研究领域进行了全面回顾。

     《科学》杂志网站报道称,这些实验室类器官并不是各种细胞毫无规则地聚集,而是已经拥有类似真实器官的复杂结构,比如在显微镜下能观察到肾脏上的微细血管、大脑皮层或肠道内的褶皱。

用干细胞技术培育类器官
       目前,所有类器官都是用干细胞技术,通过精确模拟人体发育条件,在实验室让干细胞分化成各种不同类型细胞,自组装成器官的基本结构。

       这些干细胞主要来自诱导多能干细胞(ips 细胞)和成人干细胞两种不同类别。

       来自诱导多能干细胞的类器官,能重现器官形成最初数周和数月的发育过程,帮助研究人员识别出发育过程中的各种差错,如导致肠道某些重要细胞缺乏的基因突变等。

       还能为神经科学研究提供发育模型。如研究人员借助类大脑,揭示了寨卡病毒拦截并杀死神经前体细胞的过程,从而掌握了该病毒减缓大脑发育、导致新生儿小头症的机制。

       利用成体干细胞获得的类器官,虽然与诱导多能干细胞相比结构更加简单,但仍然为器官研究提供了有力工具。通过这种方法获得的肝、胃、小肠和胰等类器官,能用来研究遗传差异对器官功能的影响,测试人体对新药的反应。

移植人体还要再等 10 年
       目前,已经有一种类器官显示出在测试药物作用机理中的临床价值。

       荷兰干细胞生物学家汉斯·克莱夫斯和同事,已经培育出 7 个小孩的类肠模型,并基于这些类肠器官的测试结果,为他们制定了最有效的个性化药物方案。

       研究人员还希望,将类器官植入人体,用于修复受损器官。

       已有研究将微型肝脏和小肠植入小鼠体内,观察其发育情况;还有人使用实验室培育的迷你组织,治疗早产儿因感染导致的肠道损伤,并计划在患者腹部培养一个类肠道后,再接入体内肠道。

       但因类器官研究和运用的标准化问题还有待解决。科学家表示,虽然10 年前人类也无法想象在实验室培育出如此众多的类器官,但类器官“住”进人体,实现人体移植运用,可能至少还需再等 10 年。

       人体中含有多种成体干细胞,其中活性最好的是牙髓干细胞,提取于人类牙齿之中,具有分化各组织器官及治疗多种疾病的能力。牙髓干细胞提取的年龄越早,其活性越好,因此儿童乳牙替换阶段是提取牙髓干细胞的最佳契机。