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壮骨王?菠菜可以用来做心脏组织?

更新时间:2019-09-18 19:05:03

  研究人员已经成功地使用菠菜叶来造出具有完整血管、能输送血液的的功能良好的人体心组织。

  为了解决捐助器官长期的短缺问题,科学家一直致力于在实验室里培养各种组织甚至整个器官。但是培养细胞只是解决方案的一部分——如果没有恒定的血液供应,他们根本就不会茁壮成长。

  构建可以工作的精细血管(也称为脉管系统)网络是非常困难的,特别是毛细血管,只有5到10微米宽。血管的功能是传输这些组织样本所需的氧气和营养。

  现在由伍斯特理工学院(WPI)的科学家领导的团队已经通过使用植物中已存在的微小的静脉网络,将菠菜叶成功地转化为活的心脏组织。

  科学家在他们的文章中写道:“植物和动物用来输送液体、化学物质和大分子的方法从根本上是不同的,但是在血管网络结构方面也有惊人的相似之处。“

  研究人员不用试图从头开始构建脉管系统,他们只需剥离菠菜叶,直到仅剩将叶子保持在一起的精细纤维素结构。

  植物中的纤维素是实验室生长样品中使用的重要材料,因为它已经被很好地研究过,与生物组织相容,而且还便宜--植物资源非常丰富且容易生长。 在这项研究里,科学家是在当地市场上购买的菠菜。

  为了获得菠菜的细小血管结构,该团队通过在叶子中循环一种洗涤剂溶液来将植物细胞冲走,这个过程称为脱细胞。

  首席研究员Joshua Gershlak说:“我之前已经对人类心脏进行了脱细胞化工作,当我看着菠菜叶时,它让我想到主动脉。”

  “所以我想,让我们来灌注植物的茎。我们一开始不确定它会奏效,但事实证明这个方法是容易且可复制的,它在许多其他植物上也奏效。”

  他们期望通过进一步的研究,让为不同的组织选择不同的植物成为可能——例如,木材的结构可能在骨骼工程中是有用的。

  为了在真实的组织样品中测试纤维素支架,他们终使用菠菜,因为它和心脏组织一样具有高密度的输送管。

  研究人员将菠菜叶血管结构与心肌细胞接种,他们兴奋地看到,在几天之内,心脏细胞就像人体组织一样开始自发收缩。

  Gershlak说:“现在的想法是,既然我们已经得到具有血管网络的非常薄而平坦的组织,所以我们应该能够叠加多个叶子并创建一块心脏组织。”

  心脏组织移植对于心脏病发作后,心脏已经损伤、不能再愈合的患者是有用的。

  到目前为止,这项研究只是一个概念证明,而且该团队仍在寻找将其与活的人体组织结合在一起的方式。

  研究人员写道:“目前尚不清楚植物脉管系统如何融入人身上的脉管系统,以及是否存在免疫反应。”

  但该团队是乐观的。

  WPI实验室的生物医学研究员Glenn Gaudette说: “我们真的相信这种支架能够帮助治疗。 我们还有更多的工作要做,但到目前为止这是非常有希望的。”

  “此方法简单到只需要资源丰富的菠菜叶,并把它变成一种有血液流经的组织,这真是非常令人兴奋的,我们希望它能够在此领域取得重大进展。 “

  这不是科学家在培养组织时第一次在植物上寻求启发——加拿大渥太华大学的Pelling实验室去年成为头条新闻,他们的项目是用苹果切片生长人类耳朵。

  而不仅仅是生物组织科学家们在植物系统内部探索——上个月,研究人员成功地发展了一个“机器人玫瑰”,其茎叶和叶子内部具有电子循环功能。

  使用菠菜也不是创建人体组织血管网络的唯一方法。 科学家一直在研究使用3D打印来创建血管,并且刚刚有少量成功案例被报道。

  时间会证明,哪种方法在实验室外更可行,但这绝对是一个令人兴奋且瞩目的发现。

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