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人造老鼠肾:再生医学的重大突破

2013-05-15 22:50 未知 未知 阅读 0
核心摘要: 美国马萨诸塞州总医院科学家在《自然》医学子刊上报道成功培育出可移植的人造生物肾脏。该研究利用大鼠肾脏脱细胞支架,接种人脐静脉内皮细胞和乳鼠肾细胞,在生物反应器中培养12天后形成新肾脏。植入大鼠体内后,新肾脏能过滤血液并产生尿液,但功能尚不完善。这一突破为终末期肾病患者提供了新的治疗希望,标志着再生医学在复杂器官构建上的重要进展。

美国马萨诸塞州总医院的科学家在《自然》医学子刊上发表了成功培育出可移植的人造生物肾脏的消息。虽然目前的“肾脏”还只是在大鼠肾基础上构建的,且功能尚不完善,但这已是再生医学领域前进的一大步。

移植之殇

肾脏是人体重要的排泄器官,负责过滤血液中的代谢废物和毒物,以尿液形式排出。终末期肾病患者因肾功能衰竭,代谢废物在体内积累,导致内环境稳态失衡,出现恶心、呕吐、皮肤瘙痒、水肿等症状,甚至引发贫血等并发症,最终在痛苦中死亡。目前延长患者生命的方法主要有两种:血液透析和肾移植。透析虽能清除毒素,但需终身治疗,且费用高昂,患者易出现抑郁、焦虑等心理问题。肾移植则面临供体短缺和免疫排斥的难题,因为移植器官的HLA分子与受体不匹配,会引发免疫攻击,导致移植失败。

再生医学的兴起

再生医学旨在利用患者自身细胞培育新器官,以规避免疫排斥。其核心技术包括组织工程和干细胞技术。1970年代,波士顿儿童医院的W·T·格林博士尝试将软骨细胞植入裸鼠骨针以再生软骨,虽失败,但奠定了组织工程的基础。组织工程的关键在于将种子细胞接种到生物可降解的支架上,使其生长为功能组织。例如,将患者皮肤细胞接种到可降解基质上,形成细胞层后移植到创面,最终形成新皮肤。

种子细胞的选择至关重要。体细胞分裂能力有限,因此常选用幼嫩动物组织或干细胞。非胚胎干细胞(成体干细胞)存在于多种组织中,处于未分化状态,其分化方向受微环境(干细胞龛)调控。例如,神经干细胞植入骨骼肌可产生肌肉细胞,骨髓细胞植入神经环境可转化为神经细胞。胚胎干细胞则具有全能性,可分化成任何组织,但涉及伦理和法律限制。

人造肾脏的构建

2013年,研究人员利用死鼠肾脏脱细胞后作为支架。脱细胞采用1%十二烷基磺酸钠(SDS)在40毫米汞柱压力下冲洗,去除所有细胞,保留血管和肾小管等管脉结构的细胞外基质。随后,将人脐静脉内皮细胞和乳鼠肾细胞悬浮液注入支架,置于仿生胚胎肾环境的生物反应器中培养。12天后,新肾脏形成,植入大鼠体内后能过滤血液并产生尿液,但功能不完善,尿量仅为正常肾脏的1/3,肌酐清除率不足30%。尽管如此,研究领衔科学家奥特表示,若能将肾功能提升至正常水平的20%,将具有重大临床意义,因为透析通常从肾功能低于15%时开始。

展望

这项研究标志着再生医学在复杂器官构建上的重要进展。未来,通过优化细胞来源、支架材料和培养条件,有望实现功能更完善的人造肾脏,为终末期肾病患者带来新的治疗希望。

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