近日,美国科学家首次公布了一项里程碑式的研究成果:在实验室中利用干细胞成功培育出人工肺,并将其植入老鼠体内,使老鼠存活了6小时。这一突破为全球约5000万晚期肺疾病患者带来了希望,但距离临床应用仍有很长的路要走。
研究过程:美国哈佛医学院的研究团队首先将老鼠肺脏上的细胞剔除,仅保留细胞外间质作为新肺生长的“支架”。随后,他们在支架中植入可定向分化为肺细胞的人类脐带细胞和老鼠胚胎细胞,并将其放入模拟生物体内环境的培养器中进行培养。大约一周后,这个微型人工肺开始进行氧气交换,即像正常肺一样“呼吸”。植入老鼠体内后,人工肺继续工作,成功维持了6小时的存活时间。
专家解读:同济大学医学院常务副院长徐国彤教授指出,这项研究并非全人工制造肺,而是利用原有大鼠肺支架为基础,种植血管内皮细胞和肺泡上皮细胞完成的再生肺。该再生肺在体外实验中显示有血液流通和气体交换,但功能仅维持了6小时,第7小时因肺水肿而失效。徐教授认为,随着技术改进,再生肺的生存时间会逐渐延长。
干细胞技术:目前利用干细胞制造肺组织各种细胞仍面临挑战。干细胞具有自我更新和分化潜能,可分为全能干细胞、多能干细胞和组织干细胞。研究者正尝试通过添加不同因子,控制干细胞定向分化为所需的肺细胞类型,如内皮细胞、上皮细胞等。
临床应用展望:耶鲁大学的妮可拉森博士表示,这是肺部再生的起步,最终将应用于人类。但徐国彤教授强调,从动物试验到临床应用需要很长时间。哈佛大学的研究人员预计,5到10年内这项研究将取得重大进展并投入实际医疗应用,为肺移植患者解决肺源不足的问题。
相关链接:此外,美国还研发了“芯片肺脏”装置,该装置大小如橡皮,模仿肺脏肺泡部分,能完成氧气交换,并可用于药物测试和环境污染反应研究,有望减少动物实验。各国也在积极研究人工肺,如2004年美国匹兹堡大学的“哈特勒呼吸导管”和2002年日本冈山大学的小型“人工肺”,这些装置均旨在为等待肺移植的患者提供临时支持。