未来人类宝宝可经过3D打印的子宫出世
2017-06-08 14:46:42   来历:我国青年报
内容摘要
“再生医学”这门新学科,从姓名到研讨方针,都充满了浓浓的科幻感。研讨者用3D打印技能制作过气管、脊髓、子宫内膜,现在正在企图打印心脏或肝脏。

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    发着绿光的小老鼠蹲在鼠妈妈身边,看上去就像货架上的儿童玩具。但它会抽抽鼻子,甩甩尾巴,用黑溜溜的圆眼睛看着你。虽然有着半透明的荧光躯体,它依然是一只名副其实的老鼠宝宝。

  比起特别的皮裘,它的来历愈加不同寻常——这只颜色夺目的荧光小鼠,是3D打印的卵巢排卵孕育的。

  “这表明生物的卵巢具有长时刻的、耐久的功用。”试验负责人特蕾莎·伍德拉夫说。她是位生殖科学家,也是美国西北大学范伯格医学院的女人健康研讨所主任。“运用生物工程代替器官移植,发明器官结构功用,并康复安排的健康,这是再生医学生物工程的圣杯。”

  “再生医学”这门新学科,从姓名到研讨方针,都充满了浓浓的科幻感。研讨者用3D打印技能制作过气管、脊髓、子宫内膜,现在正在企图打印心脏或肝脏。

  “在再生医学范畴,我国的一些项目现在处于国际前列。”我国科学院遗传与发育生物学研讨所再生医学研讨中心(以下简称再生医学研讨中心)主任戴建武说。

  戴建武的团队从事再生医学研讨10余年。从2013年起,他们与南京鼓楼医院协作,用干细胞复合功用支架资料,修正瘢痕化的子宫内膜。最新的数据是,现已有13名女人,生下了14名健康的宝宝,还有6个胎儿正在孕育中。

  或许有一天,人类宝宝会经过3D打印的子宫出世

  在美国西北大学的试验室里,7只雌鼠被摘除了卵巢。伍德拉夫团队给这些卵巢消毒,随后保存了卵巢安排,并别离出支撑不老练卵子的激素生成细胞。

  3D打印机开端作业,一种水凝胶作为根本资料,用于打印出小鼠卵巢的根本结构。随后,伍德拉夫和她团队中的研讨者,将之前别离出来的雌鼠卵泡,填充进刚打印出来的卵巢里。卵泡现已过基因修改注入绿色荧光蛋白,重生的小鼠将具有夺目的荧光,和其他小鼠区别开来。

  这些由生物资料制成的卵巢,被外科手术移植回小鼠体内。终究,受试母鼠生出了幼崽,乃至顺畅排泄出了乳汁。

  这项试验由西北大学麦考密克工程与有用科学学院和西北大学范伯格医学院联合展开,团队的成员满是女人。试验效果宣布在2017年5月16日的《天然-通讯》上。

  在一个全女人团队中参加研讨女人健康问题,让助理教授瑞米尔·沙阿很受鼓励。她慨叹团队成员表现出的幽默感:“特蕾莎和我恶作剧说,咱们是这些幼崽的祖父母。”试验的效果也让许多人觉得,或许有一天,人类的宝宝也会经过3D打印的卵巢和子宫出世。

  在国际规模内,康复女人的生育才能现在已成为再生医学的首要方针之一。

  5月21日,南京鼓楼医院与中科院遗传发育所联合安排了一个“爱与期望”亲子联谊会,14位“再生医学宝宝”中的8位参加了活动。

  14个宝宝傍边最大的现已快3岁了,最小的还未满月。在成为戴建武团队再生医学研讨的临床受试者之前,这些孩子的母亲,都因为重度子宫腔粘连、子宫内膜瘢痕化等疾病,终年奔走在求医的路上。

  据再生医学研讨中心介绍,现在,我国女人不孕症患者约2500万人,子宫腔粘连等子宫内膜损害患者占很大份额。子宫内膜瘢痕化、供血缺乏,终究会导致受精卵无法着床发育。重度患者在临床上会被判定为终身不育。

  “咱们的这项技能,是运用胶原蛋白作为支架资料,复合患者自体骨髓干细胞,或中科院北京干细胞库的脐带间充质干细胞,进行瘢痕化子宫内膜的修正。”戴建武介绍。

  在内窥镜的镜头之下,干细胞和生物资料开端在子宫里本来斑斓不平的创面上成长和修正,瘢痕的部分逐步被填满、抚平。

  几个月曩昔,瘢痕消失,内膜上长出了新的腺体,受精卵开端着床。2014年7月,国内榜首例“再生医学宝宝”出世了。

  血液开端流转,卵细胞发育老练并排出,荷尔蒙开端循环

  戴建武很早就开端重视美国西北大学的荧光小鼠试验。

  “在技能上,咱们现在也是能够做到的。之所以没有做,是考虑到这个试验在临床上含义其实不大。”戴建武解说,虽然小鼠的卵巢是以3D技能打印的,可是卵巢里边塞着的卵泡,以及各类能发生卵细胞的激素成分,实际上都是从小鼠原有卵巢中提取出来的,本来就生殖功用无缺,并不存在病理性问题。

  在他看来,这个试验“在现在的临床运用中价值不大”。他在临床上遇到的不孕不育患者,卵巢往往都不具有完好的功用。用3D打印雌鼠卵巢,并没有对再生医学的瓶颈和难点完成真实的技能打破。

  “再生医学现在真实的难点,是微环境的调控问题。意思是,咱们怎样让干细胞在人体之内,依照咱们设定好的程序,不受搅扰地长成咱们想要的安排或器官。这个问题,现在全国际都没有处理。”戴建武说。

  现在,干细胞能够在试验室中,被分化成神经细胞、皮肤细胞等各种临床所需求的功用细胞,但假如在人体内扶植,就很简单遭到人体发生的各种诱导分子的搅扰,一不小心就“长歪了”。

  在体外扶植的器官,就算是运用相同来历的干细胞来培育,移植回体内的时分,依然需求习惯。戴建武举了个比如:“就像自家的孩子打小在外面养着,大了才抱回来,和家人必定会有隔阂。”

  伍德拉夫和她的团队也供认,打印小鼠的器官,距制作人类器官还有一段间隔。人类的卵巢远远大于老鼠的卵巢,结构也愈加杂乱。现在运用的资料,假如要支撑打印人体器官,强度依然不行。

  在瑞米尔·沙阿看来,荧光小鼠试验中,真实异乎寻常的部分,是3D打印中所运用的“墨水”,也便是支架和资料的结构。她们运用的是生物性水凝胶,这是一种安全的生物资料,由被损坏的胶原蛋白制成。

  “大多数水凝胶都很软弱,因为它们大部分是水,并且往往会自行坍塌。”沙阿说。伍德拉夫团队找到了一个恰当的试验温度,在这个温度下,试验中所用的水凝胶能够自我支撑而不会坍塌,这使得多层结构的构成成为可能。“这是榜首个证明支架结构对卵泡生计有影响的研讨。”

  在美国西北大学的试验室里,研讨者开端用这些水凝胶“墨水”,给小鼠的新卵巢建立“脚手架”。它被编织成一层层交织的结构,中心的空地用来留给细胞通行,以便将来跟小鼠的体细胞相结合。她们小心谨慎地操控着这些水凝胶细丝之间的间隔,操控层间的行进视点,打印出不同的孔隙巨细和不同的孔隙几许形状。

  当3D打印出的卵巢被小鼠的体内循环体系接收后,这些孔隙成为沟通的通道,血液开端流转,卵细胞发育、老练、排出,荷尔蒙开端循环。

  终究,7个人工卵巢里,有3个让受试小鼠正常怀孕,生下了那些熠熠生辉的幼鼠。

  未来,人类的器官就像壁虎的尾巴相同

  对伍德拉夫来说,完成生育功用,并不是她的团队对卵巢进行研讨的终究方针。给老鼠移植3D打印的卵巢,也仅仅是她们团队研讨的一个开端。

  “咱们的主意是,一个年青的癌症病人承受化疗前,将她的卵巢安排提取出来,别离卵泡。当她的癌症被治好了,咱们能够给她打印一个新的卵巢。” 伍德拉夫在承受媒体采访时说,“妇女的医疗保健需求,远远超出了生殖体系的规模,触及一切医学范畴。现在是时分将这一根底科学常识,归入到全国最全面的妇女医疗方案中去了。”

  她发现,许多人以为卵巢仅仅是具有生育才能的,但卵巢其实是“女人健康全体体系的一部分”。2006年,伍德拉夫创建了女子健康研讨所,致力于推进根据性别的生物学范畴开展。

  对干细胞和安排工程等范畴的研讨,正推进着再生医学的开展。对研讨者来说,未来的方针,是期望人类的器官就像壁虎的尾巴相同,砍掉了,原处会长出一个新的来。

  “再生医学的远景很可观。未来有一天,或许需求什么器官,就能用干细胞制作出来。” 解放军总医院(301医院)的陈海旭博士对我国青年报·中青在线记者说。在陈海旭地点的研讨团队,运用自体骨髓干细胞医治I型糖尿病的研讨,现已到了临床试验阶段。

  这项技能还能用于医治Ⅱ型糖尿病患者后期并发症,因为安排修正才能减退,创伤经常不易愈合。根据再生医学的疗法能够促进创面愈合,干细胞被用于促进重生血管的生成及血流供应,改进下肢缺血的症状。

  陈海旭博士还提到了一种运用自体骨髓干细胞医治溃疡性结肠炎的办法。他们在肠镜下,将干细胞移植到结肠黏膜的溃疡周围。90多天后,他们观察到,和患者羁绊了3年多的固执性溃疡,现已根本愈合了。

  中科院再生医学研讨中心最新的效果是,运用智能生物资料构建微环境,对遭到损害的脊髓神经进行修正。戴建武研讨团队规划和制备了合适脊髓损害修正的有序神经再生胶原支架,引导神经细胞有序成长。这项研讨现已于2015年1月进入临床试验阶段。

  再生医学触及的3个概念,包含干细胞、生物资料和细胞中的成长因子。2008年6月,一位西班牙患者承受了国际首例自体干细胞培育的人工气管移植手术,康复状况杰出。其时采纳的方法,是将患者的自体干细胞,与其他捐献者的气管安排在模仿环境的生物反应器中一起培育,终究移植。

  3D打印技能的开展,给了再生医学研讨者新的体外器官构建思路。理论上,根据3D生物打印出的器官,能够完美定位细胞,终究打印出功用齐备的安排器官。

  伍德拉夫试验室也有许多“张狂的方案”,其中之一,是寻觅一种“能发明耐久器官的资料”,既能够“快速固化成型”,又能“契合安排器官相应的力学强度”,还能够与人体环境杰出相容。接下来,她们预备打印“迷你猪”的卵巢。

  “这在未来,不会太悠远。”伍德拉夫依然坚持达观,“或许间隔人们不到10年的时刻,仅仅咱们还没有到那里。”


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