研讨人员曾经胜利地运用菠菜叶来造出具有完好血管、能保送血液的的功用良好的人体心组织。下面请北京广安门心血管科王永春主任详细介绍:
为理解决捐助器官长期的短缺问题,科学家不断努力于在实验室里培育各种组织以至整个器官。但是培育细胞只是处理计划的一局部——假如没有恒定的血液供给,他们基本就不会健壮生长。
构建能够工作的精密血管(也称为脉管系统)网络是十分艰难的,特别是毛细血管,只要5到10微米宽。血管的功用是传输这些组织样本所需的氧气和营养。
如今由伍斯特理工学院(WPI)的科学家指导的团队曾经经过运用植物中已存在的微小的静脉网络,将菠菜叶胜利地转化为活的心脏组织。
科学家在他们的文章中写道:“植物和动物用来保送液体、化学物质和大分子的办法从基本上是不同的,但是在血管网络构造方面也有惊人的类似之处。“
研讨人员不用试图从头开端构建脉管系统,他们只需剥离菠菜叶,直到仅剩将叶子坚持在一同的精密纤维素构造。
植物中的纤维素是实验室生长样品中运用的重要资料,由于它曾经被很好地研讨过,与生物组织相容,而且还廉价--植物资源十分丰厚且容易生长。在这项研讨里,科学家是在当地市场上购置的菠菜。
为了取得菠菜的细小血管构造,该团队经过在叶子中循环一种洗濯剂溶液来将植物细胞冲走,这个过程称为脱细胞。
首席研讨员Joshua Gershlak说:“我之前曾经对人类心脏进行了脱细胞化工作,当我看着菠菜叶时,它让我想到主动脉。”
“所以我想,让我们来灌注植物的茎。我们一开端不肯定它会奏效,但事实证明这个办法是容易且可复制的,它在许多其他植物上也奏效。”
该团队还剥离了欧芹和甜蒿的叶子,并在花生植物毛根中也用了此技术。
他们希冀经过进一步的研讨,让为不同的组织选择不同的植物成为可能——例如,木材的构造可能在骨骼工程中是有用的。
为了在真实的组织样品中测试纤维素支架,他们最终运用菠菜,由于它和心脏组织一样具有高密度的保送管。
研讨人员将菠菜叶血管构造与心肌细胞接种,他们兴奋地看到,在几天之内,心脏细胞就像人体组织一样开端自发收缩。
Gershlak说:“如今的想法是,既然我们曾经得到具有血管网络的十分薄而平整的组织,所以我们应该可以叠加多个叶子并创立一块心脏组织。”
心脏组织移植关于心脏病发作后,心脏曾经损伤、不能再愈合的人群是有用的。
到目前为止,这项研讨只是一个概念证明,而且该团队仍在寻觅将其与活的人体组织分离在一同的方式。
研讨人员写道:“目前尚不分明植物脉管系统如何融入人身上的脉管系统,以及能否存在免疫反响。”
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但该团队是乐观的。
WPI实验室的生物医学研讨员Glenn Gaudette说:“我们真的置信这种支架可以协助处理。我们还有更多的工作要做,但到目前为止这是十分有希望的。”
“此办法简单到只需求资源丰厚的菠菜叶,并把它变成一种有血液流经的组织,这真是十分令人兴奋的,我们希望它可以在此范畴获得严重停顿。“
这不是科学家在培育组织时第一次在植物上寻求启示——加拿大渥太华大学的Pelling实验室去年成为头条新闻,他们的项目是用苹果切片生长人类耳朵。
而不只仅是生物组织科学家们在植物系统内部探究——上个月,研讨人员胜利地开展了一个“机器人玫瑰”,其茎叶和叶子内部具有电子循环功用。
运用菠菜也不是创立人体组织血管网络的独一办法。科学家不断在研讨运用3D打印来创立血管,并且刚刚有少量胜利案例被报道。
时间会证明,哪种办法在实验室外更可行,但这绝对是一个令人兴奋且注目的发现。