同样在本周的新闻中，美国耶鲁大学的研究人员离在实验室中制造功能性肺又近了一步。研究小组从一只大鼠的肺中取出细胞，留下一个结缔组织支架，然后用新的细胞重新填充，这个新形成的肺在移植到另一只受体大鼠体内后，成功地在短时间内交换了氧气和二氧化碳。这给我们带来了希望，我们也许能够在未来为人们制造替代肺组织。加入我们的是托马斯·彼得森博士，他是耶鲁大学生物医学工程博士后，他将告诉我们更多关于他是如何做到这一点的。
你好,托马斯。感谢大家收看裸体科学家节目。金宝搏app最新下载首先告诉我们——我在那里做了一个非常简短的总结和概述——你是如何完成这项工作的?
托马斯:你的总结非常棒。我们从一只老鼠的正常肺开始用化学溶液去除所有的细胞，这就给了我们这个三维支架或肺的骨架，这是非常重要的一部分，因为肺的三维结构非常复杂，如果我们想在实验室里做的话，这是不容易的。所以我们不能制造出肺形状的人造材料。然后可以将细胞植入这个支架。我们使用了多种细胞类型，包括血管细胞和气道细胞，然后我们在实验室里培养这个正在生长的组织大约一周，之后我们可以把它拿出来用各种方法研究它，我们也可以把它移植到老鼠身上，就像你提到的。
克里斯-一旦你有了支架，你移植到支架上的细胞怎么知道去哪里，变成什么样的细胞呢?
托马斯:这是一个非常好的问题。所以我们做了两件事来帮助细胞到达正确的位置。首先，在一个非常高的层面上，我们把它们放在正确的隔间里。在肺里，基本上有两个区域。你有气道隔室和血管隔室，所以在非常高的水平上，我们只是把血管细胞放进血管，把气道细胞放进气道。我们做的第二件事是在实验室的一周生长过程中，我们给肺提供刺激，这样肺就可以呼吸了，就像病人在呼吸机上呼吸一样，我们也泵入营养物质;通过肺部血管的营养液。所以这两种刺激有助于促进细胞在更正常的肺模式中生长。但当然，我们并不完全知道为什么所有的细胞似乎都去了正确的地方，这是我们感兴趣的事情，我们想要进一步研究。
因为肺的一个有趣之处在于它不仅仅是一堆血管和一堆气道细胞。这两种结构中都有不同类型的细胞但在气道中，有一些细胞会制造表面活性剂，这种化学物质会使水失去表面张力这样气道就不会塌陷。在你的测试中，这些细胞出现并以正确的数量填充气道。你认为是否有信号从底层支架发出，指导细胞转变成特定的特殊形式?
托马斯:是的，绝对的。最有可能的情况是，在这个空的三维支架上留下了一些线索，帮助引导正确的细胞附着在肺上的正确位置。我们对其他的可能性也很感兴趣，但这是最有可能的情况，有一些细胞信号留在了支架上。
克里斯:你能把这个再生的肺移植过来吗?大概一周左右的时间?然后将其植入受体动物体内。
托马斯:没错。所以我们对几只动物进行了左肺移植。这只是两个小时的短期移植，但效果很好。没有大量的空气或血液泄漏，我们要评估的主要功能是，正如你之前所说的，气体交换。所以肺是否能给流经它们的血液充氧以及它们是否能从血液中清除二氧化碳，它们在这两个方面都表现得很好。
克里斯:你为什么只去了2个小时?这是你唯一能做的吗，还是因为肺部在某个时候超出了这个范围，需要做更多的工作?
托马斯:对。这是两者的结合。我们在动物身上能做的是有限制的，我们的目标是2小时，肺仍然很好。两小时后，他们仍在呼吸，血液仍在血液中流动，但可以肯定的是，我们现在不会期望他们在一天甚至几个小时内都能正常工作。在一些肺部2小时后，我们可以看到一些区域形成了小的血凝块，当然，随着时间的推移，情况会变得更糟，这是我们需要继续努力的事情之一，确保没有血凝块在工程肺中形成。
Chris -现在一个明显的直接应用是，如果我们对人类进行肺移植，虽然这确实挽救了生命，但长期预后仍然很差因为免疫系统进入并造成损害，感染进入并造成损害，因此，这不是一个完美的解决方案。如果我们可以用人体自身的细胞植入一个肺支架，这样我们就不必降低免疫系统的活性，这可能是这类工作的一个非常大的短期目标。
托马斯:对。我仍然认为这是一个长期目标。很明显，我们想要将这项工作转移到人体组织中，而实现这一目标的方法就是从人体或类似大小的肺支架开始，然后从给定的病人身上获得细胞。他们最近在干细胞研究方面取得了进展，包括成人来源的干细胞，我们可以用它来重新填充人类肺支架，这将避免移植病人的排斥反应。我估计我们还需要20年才能在实验室里培育出一个功能齐全的人类肺。
Chris -虽然我认为最终目标和我说短期目标相对于长期目标的原因是你真的希望能够通过使用微加工技术或其他东西来制造一个完整的肺从头开始，这样你就不必借用别人的了。
托马斯:是的。有几种方法可以让你从脚手架开始。第一种选择是不适合移植的人类肺，有相当多的肺是不适合移植的。也有可能使用灵长类动物甚至猪的肺。构成肺支架的分子在这些物种中是高度保守或高度相似的，它们极不可能被身体识别为外来物，这意味着它们不会被排斥。
评论
添加注释