科学家日前首次利用人体声带细胞成功培育出声带组织。在实验室测试中,这一生物工程组织的振动特性及发声效果均与天然声带高度相似。研究人员希望这项技术未来能帮助声带严重受损的患者重获声音。
未参与该研究的美国加利福尼亚大学洛杉矶分校头颈外科医生Jennifer Long表示:“这是一项令人兴奋的成果,因为目前针对这类患者的治疗方法非常有限。”
人类通过喉部的声带发声。声带需要足够灵活以每秒振动上百次,同时又要足够坚韧,因此被称为“精致系统”,极难复制。
专家估计,仅在美国就有约2000万人患有暂时或永久性声带损伤。永久性损伤通常由多次手术或放疗切除癌组织导致,形成瘢痕和硬化的声带黏膜,可能引发完全失声。
该研究的合著者、威斯康星大学医学与公共卫生学院外科副教授Nathan Welham表示:“严重的声音问题对生活的影响不容忽视。如果你有一副‘奇怪’的嗓子,一开口就会吸引别人的注意。”现有方法如注射胶原蛋白可增加声带体积,帮助部分患者改善发声,但无法恢复振动能力。Welham指出:“这并非真正的修复方法。”
在这项新研究中,Welham团队利用健康声带细胞(包括成纤维细胞和上皮细胞)进行生物工程培养。这些细胞来源于因其他原因接受喉部手术的患者或声带正常的尸体。研究人员对细胞进行提纯后,将其置于三维胶原支架上培养。两周后,细胞聚集成“柔软但连接坚韧”的声带组织,表面覆盖分层表皮细胞,其结构组成和弹性等物理特征与天然声带组织高度相似。
由于狗与人的喉部解剖结构相似,当该组织被植入狗喉部时,能随气流振动并发出与天然声带组织非常相似的声音。为评估免疫排斥反应,研究人员将其植入拥有人类免疫系统的小鼠体内,结果显示组织被良好耐受,可持续存活长达3个月。该研究成果于11月18日发表在《科学—转化医学》杂志上。
直接移植整个声带也可行,但新技术具有多项优势:可生长为适合儿童或成人的大小,可提前培养并储存,且具备规模化生产能力。研究中,团队利用来自5个声带的细胞生成了近170个不同大小的声带组织。
Welham强调,该研究目前仍处于原理性证明阶段,临床应用还需数年,未来需进行更多安全性和长期功能测试。未参与研究的德莱克赛尔大学医学院耳鼻喉科主任Robert Sataloff指出,这是一项“值得称道的开始”,但距离用功能正常的声带替代受损声带仍有很长的路要走。下一步需在活体动物模型中验证生物工程组织的存活和功能,随后进行人体临床试验。Sataloff表示:“所有这些事情都是说着容易做起来难。”现有治疗方案如注射生物材料或口腔黏膜植入,均无法完全模仿真正的声带组织。