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实验室培育的“幽灵心脏”:将猪心支架与患者干细胞结合

2023-08-12 07:04 多丽丝·泰勒(Doris Taylor) The Conversation 阅读 0
核心摘要: 本文介绍了再生医学科学家多丽丝·泰勒研发的“幽灵心脏”技术:通过去除猪心脏细胞保留支架,再播种患者干细胞分化的心脏细胞,制造个性化心脏。该技术有望解决器官短缺和免疫排斥问题,但面临细胞培养和体外成熟等挑战。文章还讨论了当前心脏移植的困境及未来展望。

心脏病是全球死亡的主要原因,据世界卫生组织估计,每年有1790万人死于心脏病,占全球死亡人数的32%。再生医学科学家多丽丝·泰勒致力于在实验室中制造个性化的功能正常的人类心脏,以消除对捐献者的需求。她将这些心脏称为“幽灵心脏”。

泰勒在2023年想象解决方案大会上介绍了“幽灵心脏”的研发历程。目前,心脏移植面临的最大挑战是器官短缺:美国每天仅移植约11颗心脏,而超过3000人在等待。即使移植成功,抗排斥药物也会导致高血压、糖尿病、癌症和肾衰竭等严重并发症,约18%的接受者在术后第一年内死亡。

“幽灵心脏”是通过灌注脱细胞技术去除猪心脏的所有细胞,仅保留由蛋白质和血管通道构成的支架。由于猪心大小和结构与人类心脏相似,且其瓣膜已安全用于人体,因此猪心是理想的支架来源。随后,将患者自身的干细胞诱导分化为心脏细胞,并播种到支架上,形成个性化心脏。

干细胞在制造心脏中起关键作用:心脏细胞不能分裂,而干细胞可以。诺贝尔奖得主山中伸弥发现可用成人血液或皮肤细胞制造诱导多能干细胞(iPSC)。泰勒团队利用iPSC分化出数十亿个心脏细胞,但这些细胞需要被置于适当形态中才能成熟并协同泵血。

与2022年基因编辑猪心脏异种移植相比,“幽灵心脏”的优势在于:去除猪细胞后,支架蛋白与人类相似,不易引起免疫排斥,且避免了猪病毒风险。然而,该技术面临两大挑战:一是细胞培养的时间和成本;二是心脏成熟过程中需在体外模拟人体环境(生物摇篮),提供营养、氧气、温度和压力,并保持无菌。

泰勒将这一过程比作交响乐,每个部分需精确配合。她展望30年后,器官捐献将不再短缺,且移植手术可公平进行,无需依赖有毒抗排斥药物。目前,美国白人等待心脏移植约一年,而非裔美国人等待时间更长,存在健康不公平问题。泰勒团队致力于将心脏移植从紧急手术转变为计划性手术,并实现公平分配。

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