实验室培育人工肾脏的里程碑
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威克森林浸信医学中心(Wake Forest Baptist Medical Center)的再生医学研究人员克服了实验室培育人工肾脏过程中的重大挑战。研究人员利用与人类肾脏大小相当的猪肾,研发出迄今为止最成功的方法,使新器官中的血管保持开放和血液流动。这项研究发表在Technology杂志上。
 
该文章的第一作者、威克森林再生医学研究所所长、医学博士Anthony Atala教授指出:“迄今为止,实验室培育的肾脏只有啮齿类动物肾脏的大小,由于会形成血凝块,在移植后只能工作一两个小时。在我们这项概念验证研究中,与人类肾脏大小相近的猪肾内的血管在整个4小时的测试过程中仍然保持开放。目前我们还在进行长期研究,以确定血液流动可以维持多久。”
 
如果这种用细胞(内皮细胞)覆盖血管从而保持血流通畅的新方法取得成功,那么就可以将其应用到科学家正在努力培育的其它复杂器官上,包括肝脏和胰腺。
 
目前的研究只是一项利用猪肾脏来构建“支架(scaffolds)”的长期项目的一部分,这种“支架”可以用来为晚期肾脏病患者培育人工肾脏。首先,科学家去除了器官中所有的动物细胞——只留下器官结构或“骨架”。然后,将患者自身的细胞放置到支架中,培育这名患者理论上不会排斥的器官。
 
细胞去除过程留下的完整的血管网,可以为新器官供应氧气。然而,在用新的细胞重新填充肾脏支架的过程中,科学家们无法顺利地用细胞覆盖血管,移植后几小时内一般会发生严重的凝血。
 
威克森林浸信医学中心的科学家采用双管齐下的方法来解决这个问题。首先,他们评估了四种不同的将新细胞引入肾脏支架的主要血管中的方法。他们发现,先用注射器注入细胞,接着持续一段时间以流速逐渐增加的方式将细胞注入血管,这种方法最有效。
 
然后,研究小组用一种抗体覆盖支架的血管,使血管变得更有“粘性”,以此连接内皮细胞。实验室和影像学研究以及实验室血流试验表明,血管的细胞覆盖足以支持整个肾脏支架的血液流动。
 
将支架植入重90到110磅的猪体内,对这种双重方法进行最后测试。结果在4小时的测试过程中,血管都能保持开放。
 
该文章的第一作者、威克森林浸信医学中心再生医学研究所的讲师In Kap Ko说:“这种与抗体相结合的细胞接种方法,能改善细胞在血管壁的附着,在血流开始的时候还可以防止细胞脱落。”
 
研究人员表示,还需要长期的试验才能充分地得出这样的结论:将内皮细胞覆盖到血管上能防止血液凝固。
 
他们指出,长远来看如果这种新方法能取得成功,那么这项研究将会使在实验室培育替代肾脏的工作向前迈进重要的一步。
 
Ko说:“这些结果预示着,构建功能齐全的血管系统为人工肾脏以及其他人工器官提供营养和氧气将会变成可能。”
 
利用猪肾脏作为支架用于人类患者,具有一些优点,如器官大小相近,另外,去除细胞的猪心脏瓣膜安全地用于人类患者已经超过三十年的时间。(科学之家,译审:J Zhang)
文章来源: http://www.sciencedaily.com/releases/2014/09/140909092121.htm
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相关文献

 
In Kap Ko, Mehran Abolbashari, Jennifer Huling, Cheil Kim, Sayed-Hadi Mirmalek-Sani, Mahmoudreza Moradi, Giuseppe Orlando, John D. Jackson, Tamer Aboushwareb, Shay Soker, James J. Yoo, Anthony Atala. Enhanced re-endothelialization of acellular kidney scaffolds for whole organ engineering via antibody conjugation of vasculatures. Technology, 2014; DOI: 10.1142/S2339547814500228

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