干细胞,让人类步入一个器官制造的年代
时间:2017-09-13
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干细胞是人体内一种具有再生和分化能力的细胞,根据特定的培养环境,可定向分化成为多种组织器官。许多动物的身体再生能力都是干细胞的功劳,科学家使用干细胞制造器官,正是利用了这一特点。
壁虎的尾巴断裂可以再次生长,蝾螈四肢及尾巴也具有再生能力,海星的任何一角都可以再生出完整的身体;动物的这些本人让人类羡慕不已。其实,人类的皮肤也具有这项特殊功能,每28天为一个更换周期。但人体中的重要器官,如心脏、肝脏、肾脏等一旦受损大都无法再生。如果可以制造人工器官,代替原有组织,而不是等待稀缺的匹配源,曾经这一切遥不可及,但干细胞技术却让这一切成为可能。
干细胞是人体内一种具有再生和分化能力的细胞,根据特定的培养环境,可定向分化成为多种组织器官。许多动物的身体再生能力都是干细胞的功劳,科学家使用干细胞制造器官,正是利用了这一特点。
2013年,《科技日报》援引报道,澳大利亚研究人员首次使用人体皮肤细胞制造出了一小块功能性的“迷你肾脏”,首次将干细胞分化为三种不同类型的肾细胞。2014年,世界著名医学杂志Nature发表了美国辛辛那提儿童医院医学中心的一项研究成果,科学家用人类多能干细胞在实验室培育成微缩版功能性人类三维胃组织(也称胃类器官,hGOs)。
2015年,柏林大普朗克感染生物学研究所的研究员利用干细胞培育出人类输卵管的最内层细胞层,具有与正常尺寸的输卵管具有相同的特征和形状;日本NHK电视台报道,日本产业技术综合研究所团队利用构成老鼠体内各部分组织的胚胎干细胞(ES细胞)成功制造了大小约为3毫米的“胃”。制造出的“胃”,内部存在胃里特有的胃酸和可以分泌消化酶的细胞;美国加利福尼亚大学伯克利分校的研究人员同旧金山格莱斯顿研究所的科学家密切合作,利用干细胞培养出一颗跳动的人工心脏。
2017年,据《新科学家》杂志网站报道,美国加州大学科学家阿利森·穆特里带领团队,将多名儿童乳牙中提取的干细胞暴露在包含几种生长因子的混合液中,分别培育出了各自的微型大脑。同年,《Science》杂志报道,英国剑桥大学的科学家用两种干细胞和一个3D生物支架培养出体外人造胚胎,此人造老鼠胚胎与自然老鼠胚胎非常相似。不久前前,来自辛辛那提儿童医院医学中心团队的研究人员实现了首例利用多能干细胞生成人类胚胎结肠,并把该组织移植到老鼠体内,结果表明其结构与功能都如同自然人类组织。
此外,科学家们还利用干细胞与生物支架神奇的制造了其他的人体器官。比如,俄罗斯克拉斯诺达尔库班国立医科大学,科学家花了三周时间在支架上用干细胞培育出一段功能食管并成功的将其植入大鼠体内。英国研究人员还利用这一技术培育出人耳,将用于造福于小耳症患者与创伤性失去耳朵的受害者。
干细胞来源于人体的各个部位,也因此命名。来源于人类牙齿的干细胞被称为牙髓干细胞,其活性可达其他成体干细胞的三倍以上,因此也就具有了极强的再生和分化能力。现在我国已有不少专业机构提供干细胞存储业务,据中国首家提供牙髓干细胞存储业务的泓信牙齿银行负责人介绍,存储牙髓干细胞最好使用儿童乳牙,因为乳牙干细胞的活性和纯净性都远高于成人牙髓干细胞。存储的牙髓干细胞将被冻存于零下196度的液氮之中,足以保证其活性,如果需要时随时可联系机构进行提取,十分方便。由于牙髓干细胞的免疫原性极低,异体使用不会出现排异反应,因此仅一人存储就可以供给全家三代人使用。牙髓干细胞的用处不仅仅局限于器官培养,还可以干预多种疾病的治疗。