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干细胞丨返老还童?再造器官?人体的“修复大师”

2022年03月24日

诺贝尔奖得主吉尔伯特说:在不到50年的时间里,人类将能够通过生物工程培养人体的所有器官。科学家们乐观地预测,在不久的将来,只要医生根据患者自己的需要从患者身上取下细胞,植入预先由计算机设计的结构支架,生长的器官或组织就可以植入患者的体内。

生物人造心脏。

2021年,维也纳奥地利科学院的研究团队成功地利用人类多能干细胞培养了世界上第一个体外自组织心脏器官模型,可以在没有支撑支持的情况下独立跳动,修复损伤。这项研究发表在《细胞》杂志上。

生物人工胰腺。

东京大学团队利用莲藕凝胶开发人工胰岛。东京大学竹内昌治教授和小泽文志特别研究员开发了一种将iPS细胞培养的胰腺细胞包裹在莲藕凝胶中进行移植的方法。用这种方法将胰腺细胞移植到糖尿病小鼠体内后,发现血糖值在大约半年后控制在正常范围内。据报道,移植的凝胶可以去除,不易发生免疫排斥反应。

人造肝脏。

一项发表在《Science Translational Medicine》的研究中,研究人员将人类肝细胞(human hepatocytes)、成纤维细胞 (fibroblasts) 和内皮细胞索 (endothelial cell cords)以特定的排列模式嵌入到一种能够被生物降解的水凝胶骨架中。当这种人工制造的肝组织被移植到肝脏受损的小鼠腹腔中后,它们能够生成血管并且与小鼠的循环系统整合。同时这种人工肝脏组织能够对小鼠分泌的刺激肝脏再生的信号产生反应,导致血管生成并且促进肝细胞增殖。

人造肾脏。

在学术期刊《干细胞报告》上发表了一项突破性的成果。由曼彻斯特大学两位教授领导的研究团队首先在实验室培养皿营养液环境中将人类胚胎干细胞培养成肾小球,然后将培养出来的肾小球与类似结缔组织的凝胶混合,注入实验小鼠皮下。

研究人员已经能够将人类干细胞发展成为一比之前报道的发现更成熟的小肾脏。它具有功能齐全的人体血管,能过滤宿主血液并产生尿液。

干细胞修复器官。

从一滴血,到一段血管,一块软骨,一块皮肤,再到最后的肝脏,肾脏甚至心脏都是一个非常复杂的系统,人类人工器官的梦想仍然充满挑战。随着干细胞技术的进步,人体器官的再生和修复不再是科学的幻想。

2022年2月8日,科技部发布《关于2022年国家重点研发计划干细胞研究与器官修复等五项重点项目申请指南的通知》。主要任务包括干细胞命运调节与机制、干细胞与器官的发生与衰老、器官原位再生与机制、复杂器官制造与功能重塑和基于干细胞的疾病模型。热点包括:类器官、器官芯片、外囊泡(外泌体)、干细胞和器官抗衰老、器官原位再生、干细胞和生物材料。

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