“人造血管”移植后可在大型動物體內(nèi)生長(人造血管的簡介)

“人造血管”移植后可在大型動物體內(nèi)生長

最近明尼蘇達(dá)大學(xué)的研究人員取得一項突破進(jìn)展，他們將實驗室內(nèi)通過生物工程技術(shù)開發(fā)的人造血管成功地移植到小羊羔體內(nèi)，并且移植血管自身還能夠繼續(xù)生長。如果該結(jié)果能夠在人體上得到證實，這些人造血管可以使一些患有先天性心臟缺陷的兒童避免進(jìn)行重復(fù)手術(shù)。

這項研究發(fā)表在國際學(xué)術(shù)期刊Nature Communication上。

在這項研究中，Robert Tranquillo教授及其領(lǐng)導(dǎo)的研究小組首先利用供體羊的皮膚細(xì)胞獲得了血管樣的軟管，之后再將供體細(xì)胞移除將發(fā)生免疫排斥的可能性降到最低。這也意味著這些人造血管可以在體外進(jìn)行保存，在需要的時候進(jìn)行移植，不需要加入任何經(jīng)過工程改造的細(xì)胞就能夠在受體體內(nèi)生長。當(dāng)把一段人造血管移植到一只羊羔體內(nèi)，血管樣軟管會被受體自身的細(xì)胞重新填充，人造血管得以繼續(xù)生長。

為了開發(fā)構(gòu)成人造血管的材料，研究人員將供體羊的皮膚細(xì)胞與纖維蛋白形成的明膠樣材料結(jié)合做成軟管形狀，再有規(guī)律地將細(xì)胞生長所需的營養(yǎng)成分通過生物反應(yīng)器泵入人造血管，維持時間可多達(dá)5周。這種生物反應(yīng)器不僅能夠提供營養(yǎng)成分還可以鍛煉血管使其加固變硬。研究人員開發(fā)的這種生物反應(yīng)器是加強(qiáng)人造血管強(qiáng)度，避免植入體內(nèi)之后發(fā)生破裂的關(guān)鍵因素。

隨后研究人員使用特殊的洗滌劑沖掉所有的供體細(xì)胞，留下無細(xì)胞的血管模型，這樣植入受體體內(nèi)不會引起免疫反應(yīng)。他們用血管模型替換掉五周大的三只小羊羔的肺動脈的一部分，植入的血管很快就會被羊羔自身細(xì)胞填充起來，使人造血管彎曲到本來的形狀，與受體共同生長直到成年。

當(dāng)羊的年齡達(dá)到50周，人造血管的直徑增加了56%，能夠通過人造血管的血量增加了216%，膠原蛋白也增加了465%，這表明人造血管不只是得到拉伸，也發(fā)生了生長。除此之外并沒有發(fā)現(xiàn)血栓，血管狹窄或鈣化等情況。

研究人員表示，他們觀察到血管生長并且沒有不良情況的出現(xiàn)，這些結(jié)果令人非常振奮。他們希望未來幾年能夠得到FDA批準(zhǔn)開展臨床試驗。

人造血管的簡介

漢語拼音：renzao xueguɑn
人造血管
英文：man-made vascular graft
20世紀(jì)50年代研制成功無縫的人造血管，并開始臨床應(yīng)用。對人造血管的要求是：物理和化學(xué)性能穩(wěn)定；網(wǎng)孔度適宜；具有一定的強(qiáng)度和柔韌度；作搭橋手術(shù)時易縫性好；血管接通放血時不滲血或滲血少且能即刻停止；移入人體后組織反應(yīng)輕微；人體組織能迅速形成新生的內(nèi)外膜；不易形成血栓；以及令人滿意的遠(yuǎn)期通暢率。
目前用于制造人造血管的原料有滌綸、聚四氟乙烯、聚氨酯和天然桑蠶絲。
織造的方法有針織、編織和機(jī)織?？棾晒軤羁椢锖?，經(jīng)后處理加工成為螺旋狀的人造血管，可隨意彎曲而不致吸癟。60年代出現(xiàn)以高分子聚四氟乙烯為原料經(jīng)注塑而成的直型人造血管，商品名稱為考爾坦克斯(Core-Tex)，已廣泛應(yīng)用于臨床。以滌綸或塔氟綸為原料織制的人造血管有茸毛狀的管壁。
目前已經(jīng)商品化的多種高分子材料大口徑人造血管均已達(dá)到實用水平，包括有（1）滌綸人造血管；（2）真絲人造血管; (3)膨體聚四氟乙烯(ePTFE)人造血管。
滌綸人造血管是最早使用的血管材料，且由于通暢率較高，長期以來被成功地用于大血管置換，但無法完全滿足小口徑人造血管的制造要求。其后研制的真絲人造血管由于其螺旋型縐縮不夠穩(wěn)定，易造成血管吸癟，且保形性差、強(qiáng)力較低，而限制了臨床的應(yīng)用。國內(nèi)外應(yīng)用最廣泛的人造血管材料是膨化聚四氟乙烯，它具有很好的生物相容性與抗凝性，但順應(yīng)性較差，移植物的通暢率僅為30%，尤其是直徑小于6mm的ePTFE人造血管上述缺點(diǎn)更加明顯，遠(yuǎn)期通暢率極差。它們?nèi)叩母救毕菰谟陧槕?yīng)性都非常差，完全不具備人體動脈的柔韌性與彈性，這個缺陷在與小口徑動脈吻合時就表現(xiàn)的非常明顯，這也是血栓易在吻合口部位形成的主要原因。
小口徑人造血管的研制與開發(fā)一直是國際上近十年來的熱點(diǎn)，但是到目前為止都沒有正式的產(chǎn)品誕生，原因在于小口徑人造血管的生物相容性和抗凝血的要求遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于普通的大口徑人造血管。而目前全世界每年有近100萬的心臟病患者需要接受心臟搭橋手術(shù)，現(xiàn)在所用的移植血管依然是取自患者自己的人體血管，而人體自身的血管是很有限的，而且創(chuàng)傷也非常大，現(xiàn)在亟待解決的就是能夠生產(chǎn)出符合搭橋要求的小口徑人造血管，其市場前景將非?？陀^。
近年來聚氨酯（PU)材料倍受關(guān)注，這種材料與ePTFE相比較具有更優(yōu)良的生物相容性，有人認(rèn)為用PU材料制作的人造血管可以解決上述問題，因此它是國外許多學(xué)者目前研究的方向。對于PU型小口徑人造血管，在我國也有不少的研究報道。
聚氨酯材料的微相分離結(jié)構(gòu)使其具有比其它高分子材料更好的生物相容性(包括血液相容性和組織相容性)，這種結(jié)構(gòu)非常類似生物體血管內(nèi)壁：宏觀上是十分光滑的表面，但是從微觀上看，卻是一個雙層脂質(zhì)的液體基質(zhì)層，中間嵌有各類糖蛋白和糖脂質(zhì)。這種宏觀光滑、微觀多相分離的結(jié)構(gòu)使其血管壁具有優(yōu)異的抗凝血性能。同時PU又具有優(yōu)異的耐疲勞性、耐磨性、高彈性和高強(qiáng)度，因此被廣泛用于生物醫(yī)學(xué)材料領(lǐng)域，用于制作人工心臟、人工肝、介入導(dǎo)管及高分子控緩釋藥物，等等。
PU用于生物體內(nèi)已有多年的歷史，而PU用于人造血管的研究僅10年的歷史。Gupta將PU與聚酯混編在一起，制成一種與人頸總動脈順應(yīng)性極為相似的內(nèi)徑為4~6mm的人造血管，在犬體內(nèi)試驗表明植入6個月后，該血管通暢率良好，而且血管表面形成了一薄層穩(wěn)定的新生內(nèi)膜。Jeschke則研制出內(nèi)徑1.5mm, 長10mm的PU血管，將其經(jīng)過碳化處理得到的PU血管與ePTFE血管進(jìn)行動物實驗對比，發(fā)現(xiàn)PU血管比ePTFE血管具備更優(yōu)良的性能。
雖然PU植入人體內(nèi)的歷史已有30年，但是迄今為止，已有的PU材料還不能滿足人造血管臨床應(yīng)用的高標(biāo)準(zhǔn)。如在長期使用過程中發(fā)現(xiàn)PU在體內(nèi)會出現(xiàn)老化降解和鈣化現(xiàn)象，材料出現(xiàn)裂紋，甚至全部破壞。許多研究者對PU的降解機(jī)理進(jìn)行了研究，認(rèn)為PU降解機(jī)理主要為免疫反應(yīng)細(xì)胞如巨噬細(xì)胞、異物巨細(xì)胞所引起的氧化降解。從我們前期所做的動物實驗中，我們發(fā)現(xiàn)植入到狗頸動脈的小口徑PU復(fù)合人造血管，2個月后行組織病理檢查，發(fā)現(xiàn)人造血管的管壁內(nèi)有較多散在的炎性細(xì)胞的侵潤，進(jìn)一步證實了上面的結(jié)論。因而炎性反應(yīng)是誘發(fā)降解的根本因素，那么提高材料的組織相容性就是使材料不誘發(fā)或少誘發(fā)機(jī)體的炎性反應(yīng)。但是當(dāng)對材料進(jìn)行修飾改性，提高其組織相容性時，往往又會給材料的力學(xué)性能甚至血液相容性帶來負(fù)面影響。

Chimera的意義

“客邁拉”是生物學(xué)上非常常用的一個術(shù)語，也是在生物界非常普遍的自然現(xiàn)象。“客邁拉”一般意譯成“嵌合體”，指的是來自不同個體的生物分子、細(xì)胞或組織被結(jié)合在了一起成為一個生物體。孿生子在同一個子宮中發(fā)育時會發(fā)生細(xì)胞交流，大多數(shù)孿生子體內(nèi)都攜帶著某些來自其同胞的細(xì)胞，他們都是嵌合體。在胎兒發(fā)育過程中，母體和胎兒也會發(fā)生細(xì)胞交流，多數(shù)母親體內(nèi)終生攜帶著她們生下的子女的某些細(xì)胞，許多人體內(nèi)也攜帶著他們的母親的某些細(xì)胞，這些母親、子女也都是嵌合體。那些接受器官移植的人，更全都是嵌合體。
不同的物種也可以形成嵌合體。例如把兩個來自異種動物的胚胎嵌合成一個胚胎，就可以培育出異種嵌合體動物，像綿羊－山羊嵌合體、馬－斑馬嵌合體等都已培育成功。許多心臟病患者移植了豬或牛的瓣膜，他們都是異種嵌合體。重組DNA技術(shù)、轉(zhuǎn)基因技術(shù)事實上也都是在制造分子層次上的嵌合體。
所以喀邁拉或嵌合體既不稀奇，也不是什么嚇人的東西。大腦是人類的思維器官，動物體內(nèi)長出人的心臟、肝臟之類的器官，絲毫也不會讓這些動物就擁有了人類的思維能力，提出像“當(dāng)人的器官在動物的體內(nèi)生長，擁有人類細(xì)胞的豬或老鼠，是不是會像人類一樣思考，卻和動物一樣行事”這樣的疑問，實在有用心臟代替大腦思考的嫌疑。
斯坦福大學(xué)魏斯曼實驗室向鼠胎注射進(jìn)一些人神經(jīng)干細(xì)胞，制造出的小鼠大腦細(xì)胞中，摻雜有約1%為人腦細(xì)胞。但是人腦是一個高度復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，光是向其他動物腦袋里塞入一些人腦細(xì)胞，并不會就使這些腦袋變成人腦而具有思考能力。魏斯曼設(shè)想以后是否有可能制造出大腦全部由人腦細(xì)胞組成的小鼠，這才有了這樣的小鼠是否真的長著人腦、是否會像人那樣思考的可能，因而才有了倫理問題。但是這還只是一個想想而已的“思想實驗”，并沒有變成現(xiàn)實，也不太可能變成現(xiàn)實。 嵌合體動物有著重大的科研價值和醫(yī)學(xué)價值。
科學(xué)家們?nèi)ブ圃爝@些長著人的器官的嵌合體動物，并不是唯恐天下不亂而去制造怪物。它們有著重大的科研價值和醫(yī)學(xué)價值。例如，在魏斯曼實驗中，把人神經(jīng)干細(xì)胞注入鼠胎中，然后對不同發(fā)育階段的嵌合體鼠胎的腦進(jìn)行解剖，就可以知道在胚胎發(fā)育過程人腦細(xì)胞是如何遷移的，從而有助于我們理解人腦的發(fā)育。艾滋病病毒不能感染小鼠，無法用小鼠作為研究艾滋病的模型動物。但是如果我們設(shè)法讓小鼠長有人的免疫系統(tǒng)，艾滋病病毒就可以感染這種嵌合體小鼠，它們已被用于試驗治療艾滋病的藥物。長著人的器官的嵌合體動物以后有可能被應(yīng)用于器官移植。
當(dāng)然，嵌合體技術(shù)就像其他生物技術(shù)、醫(yī)學(xué)技術(shù)，在涉及到人時是有可能帶來某些倫理問題的，并不是不可討論。但是討論應(yīng)該建立在對相關(guān)科學(xué)知識有了足夠的了解的基礎(chǔ)之上。如果只是根據(jù)謠傳、臆想大發(fā)厥詞，甚至制造恐慌，引起決策上的混亂，那么我們就會失去造福人類的一個機(jī)會。

50年后,你地話世界會變成什么樣呢?

　　走進(jìn)年后的奇妙世界

　　1957年，一名美國航天員在前蘇聯(lián)首顆人造衛(wèi)星發(fā)射之際預(yù)測，人類要登上月球還需要數(shù)代人的努力，然而他的說法在12年后就被推翻了；1995年，當(dāng)比爾·蓋茨在《未來之路》中描繪數(shù)字化圖景時，很多人覺得不可思議，然而當(dāng)預(yù)想變?yōu)楝F(xiàn)實，沒有人覺得不合情理。

　　11月15日，英國《新科學(xué)家》雜志在創(chuàng)刊50周年之際，向世界40多名各領(lǐng)域頂尖科學(xué)家發(fā)出“英雄帖”，邀請他們再次對未來做出了描繪。就讓我們跟隨他們的“頭腦風(fēng)暴”，走入50年后的奇妙世界吧。

　　>>>生命科學(xué)

　　器官更新成常規(guī)

　　科學(xué)家羅伯特·辛什米爾在1957年曾預(yù)測，基因科學(xué)的發(fā)展有巨大潛力。他說的沒錯。如今，芝加哥大學(xué)的人類基因?qū)W家布魯斯·拉恩將這幅藍(lán)圖描繪得更加清晰。他說，到2056年，地球生命的形態(tài)將在基因技術(shù)的幫助下發(fā)生變革，供移植的器官可以從動物體內(nèi)生長和培植，而不必再等死者捐獻(xiàn)，無限量供應(yīng)將成為可能。

　　而費(fèi)城威斯塔研究所的教授埃倫·哈伯·卡特茲甚至預(yù)測，人體可以在借助再生性藥物來實現(xiàn)一些器官的自我更新，而無須通過移植手術(shù)?！靶呐K再生就在不遠(yuǎn)的將來，手指腳趾的再生可在5年至10年內(nèi)實現(xiàn)，四肢再生技術(shù)將在其后幾年內(nèi)出現(xiàn)，最后受損脊椎也能被修復(fù)。50年之內(nèi)，全身器官的更新將成為一種常規(guī)?！钡綍r候，四肢癱瘓者不但能被治愈，還能跑馬拉松。即便你對自己身體的某一部分不滿意，也能通過這種技術(shù)進(jìn)行一次“更新?lián)Q代”。

　　人類延壽40%

　　不僅如此，人類的壽命也將會大大延長。美國密歇根大學(xué)教授理查德·米勒預(yù)測：“現(xiàn)在將哺乳動物的壽命延長40%已經(jīng)是實驗室的常規(guī)性技術(shù)。到2056年，這種增強(qiáng)的身體保護(hù)系統(tǒng)將應(yīng)用于人類身上，到那時百歲老人的生氣和活力將不亞于現(xiàn)在60多歲的人?！?

　　女性育齡延長10年

　　被稱為“人工避孕藥之父”的美國斯坦福大學(xué)教授卡爾·杰拉西認(rèn)為，人類生育技術(shù)和人口再生產(chǎn)在未來50年將繼續(xù)發(fā)生變革。他預(yù)測說，女性在年輕時就可以將提取出的卵巢組織或卵細(xì)胞儲存起來，這樣的生育年齡就能延長10年甚至更長。

　　此外，科學(xué)家希望在對性生活、性健康等問題的認(rèn)識上取得突破。世界性健康協(xié)會秘書長貝弗莉·惠普爾表示，她希望性健康在50年后成為一種普遍人權(quán)。“性暴力和性虐待將被根除，性健康教育得到普及，通過性行為傳播的疾病將得到扼制?！?

　　>>>技術(shù)發(fā)明

　　電腦自我更新

　　任何一種技術(shù)和工具都是人類身體的延伸，而計算機(jī)的出現(xiàn)和發(fā)展讓這種延伸有了無限可能?？茖W(xué)家還預(yù)測，人類在50年內(nèi)將發(fā)明性能極為出色的智能機(jī)器人，這種機(jī)器人能夠像兩歲嬰兒那樣準(zhǔn)確地分辨并歸類物體。它們還可以進(jìn)行自我進(jìn)化更新，自主地對外界做出反應(yīng)，而不再像現(xiàn)在一樣必須靠接受外界的指令才能完成動作。

　　解讀動物語言

　　英屬哥倫比亞大學(xué)教授丹尼爾·保利認(rèn)為，人類50年后將像電影《杜利德醫(yī)生》里的主人公一樣，具有與動物交流的能力?！拔艺J(rèn)為最大的進(jìn)展將是一種裝置的問世，這種裝置可以探測、詮釋并傳遞動物們的情緒以及它們的想法，通過這種方式就能喚起人類的共鳴。該裝置首先會用在靈長類動物身上，接著是各類哺乳類動物，繼而是脊椎類動物，包括魚類。這將會使人類對吃肉的飲食習(xí)慣產(chǎn)生排斥，也許，最終我們可能全都會變成素食主義者?！?

　　>>>宇宙天文

　　地球發(fā)現(xiàn)ET

　　發(fā)現(xiàn)外星人（ET）將成為人類科技最大的進(jìn)步。美國普林斯頓大學(xué)高等生命研究所的弗里曼·戴森教授說，“未來50年中最大的突破將是外星生物的發(fā)現(xiàn)。我們現(xiàn)時正加緊研制各種工具，讓我們可以更有效地探索更遙遠(yuǎn)的宇宙，同時光學(xué)工具、無線電探測和數(shù)據(jù)處理工具的發(fā)展也日新月異?！?

　　美國航空航天局的科學(xué)家克里斯·麥凱則表示，人類可能在地球上發(fā)現(xiàn)外星人。邁克凱說，“在今后50年里，我們很可能在火星的永凍層發(fā)現(xiàn)地外生命，雖然可能已經(jīng)死亡，但生物化學(xué)特征卻被完整保留下來。我們可能在木衛(wèi)二的表面上發(fā)現(xiàn)外星生命，甚至在地球上發(fā)現(xiàn)?！?

　　美國亞利桑那州立大學(xué)的專家保羅·戴維斯表達(dá)了相同看法，外星生物可能已經(jīng)在地球上生活了數(shù)百萬年。 “許多生命是以微生物形態(tài)存在的，單憑外觀，人們很難說到底哪些是地球上的生命，哪些是地外生命。如果地球上確實有外星生命，他們將會被辨認(rèn)出來。如果我們最終發(fā)現(xiàn)地球的生命擁有不同起源，就能證明我們在宇宙中并不孤單。”

　　移民外太空

　　一些專家還預(yù)測，人類還將會發(fā)現(xiàn)暗能量的直接證據(jù)，這將有助于揭開宇宙起源的奧秘。人類還有可能解開140億年前宇宙大爆炸之謎。美國加州理工學(xué)院理論物理學(xué)家肖恩·卡羅利表示：“我們可以確定地知道宇宙在大爆炸一秒鐘后發(fā)生了什么，但所有的理論都無法解釋清楚大爆炸的那一時刻。我們有理由期待這種情況在50年內(nèi)發(fā)生改變?！笨茖W(xué)家也想弄明白，產(chǎn)生宇宙的大爆炸是否只是一系列大爆炸中的一次。

　　普林斯頓大學(xué)的理查德·戈特天體物理學(xué)家預(yù)測，隨著宇宙奧秘逐步揭開，人類將在移民外太空的路上邁出試探性的一步?！霸诨鹦巧辖⒆越o自足的居住地將為人類提供一張‘生命保單’，以應(yīng)對地球上的大災(zāi)難。”

　　此外，科學(xué)家還對未來有很多設(shè)想，比如發(fā)明一種用之不竭的綠色能源。就像科幻小說家阿瑟·克拉克曾經(jīng)說過的：“在一個落后時代的人看來，現(xiàn)代科學(xué)與魔法無異?！笔聦嵣?，現(xiàn)代科學(xué)已經(jīng)超越了魔法，新時代的口號是：“只有想不到，沒有做不到！”

日本干了一場全世界都禁止的實驗，老鼠為何竟會“長出”人的器官？

人獸雜交？？第一反應(yīng)就是：我

的天呀！科幻電影場景要成真？你是不是也聯(lián)想到一些影視作品中的奇異生命？

01人獸雜交胚胎是什么？

人獸雜交胚胎，并不是直接由人和動物交配產(chǎn)生的，而是采用各種細(xì)胞技術(shù)，把一種物種的細(xì)胞引入到另一種物種的胚胎當(dāng)中，形成兩種物種的細(xì)胞在胚胎內(nèi)融合并生長的狀態(tài)。

目前來說，有包括美國在內(nèi)的少數(shù)國家允許這種引入人類細(xì)胞到動物胚胎的操作，

但是一律禁止將這樣的胚胎“生出來”，必須在其足月之前終止研究。

此次日本政府打破了這一潛規(guī)則，允許研究者將擁有人類細(xì)胞的人獸雜交胚胎通過代孕動物“生下來”，讓它變成一個活物……

也就意味著，我們將親眼見到第一批人獸雜交的生物。

02為什么搞人獸雜交？

其實，將人的組織器官與動物的組織器官混合，并在動物體內(nèi)生長，用以提取器官供人移植或者治療疾病，一直是個誘人的計劃。

因為，人體捐贈器官一直較少，同時也受技術(shù)和倫理限制。

他對外界宣稱：培養(yǎng)人獸雜交生物的最終目的，是讓這些動物能夠長出適配人類的器官，在器官移植當(dāng)中作為器官供體，

解決目前移植器官緊缺的問題。

現(xiàn)階段，他打算從最常見的實驗動物——老鼠做起。

就是在老鼠體內(nèi)的受精卵中，植入人體的誘導(dǎo)多能干細(xì)胞（iPS細(xì)胞），以制作人與動物的細(xì)胞混合而成的“動物性聚合胚胎”。

再讓該胚胎在動物母體子宮內(nèi)孕育，然后母體會生下小老鼠，最終，在小老鼠的體內(nèi)會長出一個人類胰臟。

如果能獲得這樣的器官并供人類移植，從理論上講，應(yīng)該可以避免免疫排異反應(yīng)，同時動物體內(nèi)生長的胰臟也可用以

提取胰島細(xì)胞或胰島素來治療糖尿病

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