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2020-06-15 作者:秦志伟 刁雯惠 来源:中国科学报

脾脏或“变身”肝脏

解决器官来源短缺问题的常规思维是体外构建工程化3D组织和器官,然后移植入体内发挥作用。但如何再生像肝脏这样复杂的器官,目前仍存在很大困难。足球彩票和澳门大学的研究团队“另辟蹊径”,在小鼠身上直接把脾脏改造成具有基本肝脏功能的“类肝器官”。相关研究成果近日在线发表于《科学进展》。

对于近1000万终末期器官衰竭患者来说,移植一个新的器官替代受损器官可能是生存的最后希望。然而,捐赠者的短缺、免疫排斥以及许多其他医疗、伦理和经济因素使病人排起了令人沮丧的长队。而许多人直到生命的最后一刻都没有得到移植的器官。仅在美国,每天就有20人死于等待移植过程中。

在过去的30年里,组织工程(TE)有望从试管中创造出有功能的组织。这种方法是在3D支架中培养活细胞,诱导它们生长到所需的组织中,最后将这些活细胞移植回体内,以替代受损的组织。

再生医学的两位先驱约瑟夫·瓦坎蒂和罗伯特·兰格在1999年发表于《柳叶刀》杂志的论文中写道:“TE的目标是通过将活的元素植入患者体内来恢复功能。”

近年来,这种方法在修复结构简单的组织方面取得了显著进展。但像肝脏这样重要而复杂的器官,TE还有很长的路要走。

“像肝脏这样的器官,结构太过复杂,目前的技术无法复制,特别是它丰富、开放、有组织的血管,这些血管连接着身体并提供营养。在没有足够血液供应的情况下,实验室设计的工程化基质以及所植入培养的种子细胞,在向体内移植后很难存活并发育成有生理功能的器官。”论文共同通讯作者、足球彩票生命科学学院教授董磊告诉《中国科学报》。

为了应对这一挑战,研究团队采用了一种不同的思维方式。他们没有设计用于移植的器官,而是直接将现有的器官脾脏改造成一个“新”器官,在同一只老鼠身上实现肝脏的功能。

研究人员将一种预先选择的组织提取物注射到小鼠的脾脏中,这种提取物表现出较低的免疫反应,并产生更多细胞生长所需的细胞外基质。然后,他们将小鼠、大鼠和人类的肝细胞移植到小鼠的脾脏中。论文共同第一作者和共同通讯作者、澳门大学教授王春明表示,在几个月的时间里,他们观察到这些细胞不仅能在免疫健全的动物体内存活并生长成类肝结构,而且能使宿主的脾脏发挥肝脏的功能。

“最令人兴奋的发现是,在90%的原始肝脏被切除后,脾脏转化的肝脏仍能维持小鼠生命。”在董磊看来,这项技术可以同时解决组织工程中的基本挑战,包括细胞不足、免疫排斥和血管系统缺乏。同时,他还提出,他们的策略没有过分关注组织结构,而将重点放在恢复组织的体内功能上,而功能重建应该是组织工程的最核心目标。

研究人员相信,新的思路和方法可以克服再生医学中长期存在的障碍,并最终“按需”再生大型器官。

在再生医学专家、中国工程院院士李校堃看来,这项工作在转化医学上具有巨大潜力。他建议,今后应在大型动物上开展工作,对其临床应用的有效性和安全性进行综合评价。

相关论文信息:http://doi.org/10.1126/sciadv.aaz9974