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科学家们设法利用干细胞在实验室制造出小型人类肝脏。这一成功增加了制造出可用于移植的新肝脏的希望,尽管专家们说这还需要很多年时间。来自美国韦克福雷斯特大学巴普蒂斯特医疗中心的研究小组在波士顿的一个会议上展示了他们的研究成果。英国专家们说,这是“激动人心的进展”,但目前还不确定是否有可能培养出功能健全的肝脏。对可供移植肝脏的需求远超过所能供应的数量。近年来,研究工作的重点一直放在寻找用细胞技术维持或终有一天替代人体衰退器官的方法上。这些器官的基本构件是干细胞,一种在特定条件下分裂,形成各种人体组织的重要细胞。然而,用干细胞构建一个三维器官是一件困难的工作。韦克福雷斯特大学的研究人员以及世界上其他研究小组所使用的方法是,以现有肝脏结构为平台,生成新的肝脏组织。按照这种方法,研究人员利用一种洗涤剂剥离肝脏细胞,只留下支撑肝脏细胞的胶原框架和毛细血管网络。然后,新的干细胞——发育不完全的肝脏细胞以及用于生成新血管内壁的内皮细胞——被逐渐填入。将这些放入用各种营养物和氧气培养细胞的生物反应器中,一周后,科学家们观察到肝脏结构中出现普遍的细胞发育现象,并且这个小型器官甚至出现一些正常工作的迹象。领导这项研究的谢伊·瑟凯尔教授说:“我们为这项研究展现的可能性感到激动,但必须强调的是,我们还处于初级阶段,还必须克服许多技术障碍才能让病人受益于这项研究。”他说:“我们不仅需要弄清如何一次性培养大量肝细胞,以便为病人制造足够大的肝脏,我们还必须确定使用这些器官是否安全。”英国研究人员认为这项研究成果是可喜的。英国帝国理工学院教授马克·瑟斯说,这些研究成果“鼓舞人心”。他说:“报告显示,这些研究人员攻克了制造人造肝脏的主要障碍之一,即在‘自然生成的’肝脏结构中培养出正常工作的人类肝脏细胞。”他说:“很明显,这些细胞发育良好,但下一步是要证明它们能够像人类正常肝脏组织那样工作。”
动物肝脏作“支架” 人类干细胞当填充 据英国《每日电讯报》11月1日(北京时间)报道,在波士顿举行的美国肝脏疾病研究大会上,美国维克森林大学浸会医学中心的研究人员表示,他们使用人体干细胞首次在实验室培育出微缩版人体肝脏,新的实验结果有助于在将来制造出全功能的人造肝脏,造福广大肝病患者。 人们对于移植肝脏的需求远远超过了可以获取的数量。最近几年,研究人员一直在想方设法使用细胞技术支撑人体内随着年龄增长不断衰弱的器官正常运转,甚至希望某一天可以用人造器官取而代之。 维克森林大学医学院主管兼教授谢伊·索科尔团队使用人体干细胞制造出该微型肝脏,在一个“支架”上形成新的肝脏组织,而这个“支架”由一个动物肝脏制造而成。 研究人员首先将动物肝脏中的细胞除去,仅仅留下支持细胞生长的胶原蛋白框架以及一个细小的血管网络。接着将新的干细胞,也就是不成熟的人类肝脏细胞和内皮细胞(主要用于形成血管的内壁)逐渐填入“支架”中。随后,再将整个框架移入一个生物反应器中,并使用营养物质和氧气的混合物来培养这些细胞。一周后的观察发现,细胞的生长状况非常好,甚至表现出了很多真正人体肝脏的功能。 索科尔表示,新研究成果令人兴奋,但目前还处于初级阶段,仍有很多技术障碍需要克服。比如,研究人员不仅需要知道如何同时培育出数十亿肝脏细胞,以获得足够大的肝脏供病人使用,同时也必须弄清楚这些器官是否安全。
美国俄亥俄州立大学李巨研究小组首次在分子层面上设计一种模型,能够描述血红细胞是如何从正常的扁圆形缩成子弹形,穿过比它们的正常直径还小的血管。该研究结果在线发表在3月12日的《美国科学院院刊》上。 研究血红细胞如何从柔软的物体变成几乎液化的形态,能够帮助科学家们更好地了解疟疾、镰状细胞贫血症以及球形红细胞贫血症等。 人类血红细胞在其4个月的生命中,要成百万次地挤过细小的毛细血管,以便输送氧气,运走二氧化碳等废物。这是生命必需的过程。血红细胞的直径约为8微米,它们在流动过程中,常常穿过直径只有2微米的血管。血红细胞会拉长成子弹形状,然后在穿过血管后,恢复成本来的扁圆形。 李巨研究小组设计的这种模型显示,血红细胞的细胞骨架在这个变形过程中起到了重要作用。每个血红细胞都有一个细胞骨架,它由一种名为“血影蛋白”的蛋白分子构成,以一种类似毛刷的结构附着在细胞膜内侧。当这层蛋白质结构之间的键接破裂,或者这层结构与细胞膜之间的附着破裂,细胞就会变得更加柔软,从而能够穿过狭窄的通道。 研究人员发现这种变化或者是由于两个血影蛋白分子之间的键被断开,或者是由于血影蛋白与一种细胞膜中的肌动蛋白的键被断开。而加诸机械力(如挤压或者切断)或者化学能(如ATP),都足以断开这些化学键,进而引起细胞骨架的变形。 研究人员将利用该模型进一步研究几种血液疾病,包括疟疾、镰状细胞贫血症以及球形红细胞贫血症等。在疟疾患者中,细胞里的寄生虫会改变细胞膜和细胞骨架,从而使细胞失去原有的弹性,无法穿过血管。在镰状细胞贫血症中,红细胞会变成镰刀状,而在球形红细胞贫血症中,红细胞会变成球形,因而都无法正常地通过血管。 李巨博士1994年毕业于中国科学技术大学少年班。2000年获得麻省理工学院核工程技术系博士学位,之后在该系从事博士后研究工作,2002年成为俄亥俄州立大学助理教授。曾获美国材料学会2006年度青年科学家奖。