• Wednesday June 26,2019

Paru dibina semula di makmal dan dipindahkan ke tikus

Anonim

Di makmal di Universiti Yale, tikus menghirup. Setiap nafas yang diambil oleh tikus ini adalah tanda kemajuan perubatan penting yang muncul di kaki langit, hanya satu daripada paru-parunya yang berasal dari pasangan yang dilahirkan dengannya. Yang lain dibina di makmal.

Paru yang ditransplantasikan ini adalah karya Thomas Petersen dan pasukan saintis Amerika yang besar. Teknik mereka bukan cara menumbuhkan paru-paru dari awal. Sebaliknya ia mengambil paru-paru yang sedia ada, menghalau semua sel dan saluran darah untuk meninggalkan perancah tisu penghubung, dan menumbuhkan semula sel-sel yang hilang di dalam tong. Ini bersamaan dengan perubatan pelucutan rumah ke bingkai rasuk dan penyambungan dan membina semula baki dari awal. Seluruh proses hanya mengambil masa beberapa hari dan apabila paru-paru yang direkodkan dipindahkan ke dalam tikus, ia berfungsi.

Ini adalah penting kerana paru-paru itu tidak baik pada penjanaan semula dan membaiki diri mereka sendiri. Jika paru seseorang rosak teruk, satu-satunya penyelesaian yang sebenar ialah pemindahan paru-paru. Tetapi itu lebih mudah dikatakan daripada dilakukan. Prosedurnya adalah mahal, hanya 20% pesakit yang paling banyak masih hidup sepuluh tahun kemudian, dan permintaan untuk penderma paru jauh melebihi bekalan mereka.

Visi muktamad Peterson adalah untuk menyelesaikan masalah ini dengan menyesuaikan pesakit dengan paru-paru yang ditanam yang ditanam menggunakan sel stem mereka sendiri. Perancah itu akan datang dari penderma yang mati, atau mungkin juga primata atau babi. Sel-selnya sendiri akan dilucutkan dan sel-sel stem pesakit akan memberikan perancah dengan makeover peribadi, membenamkannya dengan pelbagai jenis sel dalam paru-paru. Seluruh proses hanya perlu mengambil masa 1-2 minggu. Laura Niklason, yang mengetuai kajian itu, berkata, "Nilai di sini adalah bahawa paru-paru yang terhasil tidak akan menolak, yang merupakan kunci yang menghadkan survival pesakit pemindahan paru-paru sekarang."

Kejayaan terkini pasukan dalam tikus adalah bukti-konsep-ia menunjukkan bahawa teknik itu akhirnya mungkin. Tetapi sebagai nota Petersen, terdapat banyak rintangan teknikal yang dapat diatasi sebelum ia dapat digunakan pada manusia. Pencapaian itu masih jauh bertahun-tahun bekerja keras. "Saya fikir 20 hingga 25 tahun bukan masa lapang, " kata Niklason. "Saya sebelum ini telah membangunkan arteri kejuruteraan yang akan siap untuk pesakit tahun depan. Ini pertama kali diterbitkan pada tahun 1999. Jika arteri mengambil masa 12 tahun dari laporan pertama kepada pesakit, maka paru-paru akan mengambil 20-25. "

Pertama, pasukan menggunakan detergen untuk melepaskan semua sel dan saluran darah dari paru-paru yang baru dituai, meninggalkan 'matriks ekstraselular'. Ini perancah tisu penghubung memelihara sifat fizikal paru-paru, serta struktur tiga dimensi. Tepat ke tahap mikroskopik, setiap cabang dipelihara. Begitu juga struktur alveoli, sfera-sfera kecil di mana paru-paru kita menukar gas dengan darah kita.

Sifat rumit perancah ini menjelaskan mengapa pasukan itu menolak kemungkinan hanya membesar paru-paru dari awal. "Kami membesarkan arteri dari awal setiap masa dalam kumpulan saya, " kata Niklason, "tetapi paru-paru lebih sukar kerana kawasan permukaan yang besar diperlukan untuk pertukaran gas yang memadai." Anda perlu menyediakan templat untuk kawasan permukaan dan bahan buatan manusia tidak mungkin melakukan silap mata itu. "Iaitu, secara teknologi, suatu perintah yang sangat tinggi." Kumpulan lain telah mencuba pendekatan ini dan gagal menghasilkan apa-apa yang boleh menukar gas sebagai paru-paru yang sebenar. Atas sebab ini, pasukan memutuskan untuk menggunakan templat sifat - matriks paru itu sendiri.

Setelah mendedahkan matriks, mereka mengasinkannya dalam sel koktail sel paru yang diambil dari tikus baru lahir. Sel-sel tambahan melekat pada matriks di tempat yang betul dan mula menghasilkan semula dengan cepat, dengan cara yang biasanya mereka perjuangan lakukan pada permukaan plastik standard. Keadaan ini pasti membantu - pasukan yang diinkubasi matriks paru-paru dalam 'bioreaktor' direka untuk meniru keadaan di dalam janin yang semakin meningkat. Tiub yang berbeza meniru aliran darah dan udara ke dalam organ yang sedang berkembang, dengan semuanya dikekalkan pada tekanan yang tepat. Semua keadaan ini terbukti penting untuk mendapatkan paru-paru untuk tumbuh semula dengan cara yang betul.

Dalam tempoh hanya empat hari, paru-paru sekali lagi penuh dengan alveoli, saluran darah dan saluran udara kecil, semuanya mengandungi jenis sel yang betul. Kemudian, ujian besar: Petersen melancarkan empat paru-paru baru ini (hanya yang kiri) ke dalam tikus hidup. Dalam beberapa saat, paru-paru menjadi suffused dengan darah, yang cepat bertukar dari gelap menjadi merah terang ketika ia mula mengambil oksigen. Apabila pasukan mengambil sampel darah dari kapal-kapal utama, mereka mengesahkan bahawa paru-paru baru memang bertukar-tukar gas seperti yang dimaksudkan.

Cabaran terbesar mereka sekarang ialah mencari sumber sel yang baik untuk membiak bingkai kosong yang mereka dedahkan. Paru-paru yang dipasang semula akan segera ditolak oleh sistem imun kecuali Petersen boleh membesar dengan menggunakan sel stem paru yang berasal dari pesakit itu sendiri. Ini belum lagi tersedia, walaupun teknik yang memprogram semula sel-sel dewasa ke dalam stem-seperti dapat membantu menyelesaikan masalah ini di masa depan. "Biologi sel stem akan menjadi halangan terbesar, " kata Niklason. "Membuat sel dan membesar tidak begitu buruk, tetapi mengawal nasib mereka dalam matriks paru-paru akan menjadi isu yang besar."

Pasukan telah menunjukkan bahawa teknik ini berfungsi pada sampel paru-paru manusia yang diambil dari bank tisu. Tetapi walaupun dalam tikus, hasilnya jauh dari sempurna. Sinaran X-dada mendedahkan bahawa paru-paru kiri yang segar memang menaikkan udara tetapi lebih rendah daripada yang betul-betul asli. Terdapat tanda-tanda perdarahan kecil ke dalam saluran pernafasan dan beberapa beku selepas beberapa jam. Matriks mungkin telah rosak sedikit semasa proses mengeluarkan sel-selnya. Kebocoran ini perlu ditangani sebelum prosedur boleh digunakan di klinik, tetapi para saintis lain menganggapnya sebagai tanda bahawa kumpulan Petersen telah bergegas ke hadapan dengan cepat.

Joaquin Cortiella, yang bekerja di bidang kejuruteraan tisu paru-paru di Cawangan Perubatan Universiti Texas, berkata, "Saya percaya bahawa mereka tidak menunggu lama dengan paru-paru mereka yang berbudaya sebelum mereka menanamnya dalam haiwan itu." Rakannya Joan Nichols bersetuju. "Masalah besar dengan kejuruteraan tisu adalah kerana keperluan klinikal sangat sering para penyelidik bergegas untuk menanam tisu sebelum mereka benar-benar menghasilkan bahan yang layak transplantasi, " katanya.

Kumpulan Nichols sendiri bekerja dengan tisu rekayasa yang berumur dua bulan, dan mereka hanya merancang untuk menanamnya ke dalam haiwan dalam 4-6 bulan, selepas penilaian yang teliti. Khususnya, mereka ingin melihat sama ada saluran darah paru-paru membentuk persimpangan yang sesuai dengan alveoli dan matriks, sesuatu yang tidak diketahui oleh kumpulan Petersen. Persimpangan ini adalah tempat di mana pertukaran gas berlaku. Jika mereka tidak dibentuk dengan betul, gas mungkin akan meresap melalui saluran darah kerana seluruh organ duduk di dalam persekitaran yang kaya oksigen, tetapi anda mendapat kebocoran darah.

Walau bagaimanapun, kedua-dua penyelidik mengatakan bahawa teknik yang digunakan untuk benar-benar menghasilkan paru-paru adalah "berhati-hati, dirancang dengan baik dan disajikan dengan indah". Cortiella mengatakan bahawa ia "memperlihatkan pentingnya menggunakan matriks ekstraselular sendiri", manakala Nichols menyatakan bahawa ia "memajukan pandangan kita mengenai apa yang perlu dilihat bioreaktor untuk kedua-dua tisu paru-paru tumbuh dan matang".

Dan Nichols amat teruja dengan fakta bahawa penyelidik lain membuat kemajuan besar dalam kejuruteraan paru-paru. "Sukar untuk membuat kemajuan dalam bidang apabila begitu ramai orang telah berusaha untuk membuat kejuruteraan paru-paru, " katanya. "Sains yang baik tidak berlaku dalam vakum. Anda memerlukan jisim kritis untuk menggerakkan padang bersama. "

Kejuruteraan paru tidak boleh menjadi medan yang kompetitif, tetapi jelas bahawa pendekatan serupa sedang diuji untuk organ-organ lain. Hanya pada minggu lepas, satu lagi pasukan dari Massachussetts General Hospital mencapai helah yang sama untuk orang awam, menghancurkan mereka ke perancah, membesarkannya semula, dan memindahkan mereka kembali ke tikus. Sekali lagi, kami jauh dari klinik tetapi hakikat bahawa kemajuan sedang dibuat, menjadikan masa yang sangat menarik untuk terus hidup.

Rujukan: Sains //dx.doi.org/10.1126/science.1189345

Lebih banyak pada kejuruteraan tisu: Membuat sel-sel jantung baru

tweetmeme_source = 'DiscoverMag ';
tweetmeme_service = 'bit.ly ';


Artikel Yang Menarik

Art DNA, dari Farscape hingga Realiti

Art DNA, dari Farscape hingga Realiti

Suatu perjalanan kembali, pada tahun 1999, saluran SyFy (kemudian dipanggil SciFi) menunjukkan Farscape menampilkan episod di mana genius gila Nam Tar ditawarkan untuk mengambil sampel DNA membentuk kru buruan kami dan menggunakannya untuk menyediakan pelan hala tuju ke setiap planet rumah mereka . Secara kebetulan, NamTar dapat mengesan mutasi dalam DNA mereka kembali ke asal-usul planet mereka, dan, dengan menggunakan data itu, memberikan peta jalan kembali ke planet rumah mereka

66. Makan Kurang, Hidup ... Sama Sama?

66. Makan Kurang, Hidup ... Sama Sama?

stevenku / Shutterstock Penyelidikan baru mencabar idea yang sangat terkenal bahawa makan diet kalori rendah boleh memanjangkan jangka hayat anda. Pada bulan September, kajian 25 tahun yang dijalankan oleh National Institute of Aging, di Baltimore, mendapati bahawa monyet rhesus memberi makan diet sederhana selagi mereka yang menerima 25 hingga 30 peratus lebih sedikit kalori

Pusat Data Paling Ajaib / Pulau Pengembaraan Pulau Palsu Anda Akan Pernah Baca

Pusat Data Paling Ajaib / Pulau Pengembaraan Pulau Palsu Anda Akan Pernah Baca

Principality of Sealand dan data data? Sepuluh batu dari pantai Inggeris dan hanya 24 kaki di atas gelombang bergelombang Laut Utara adalah Principality of Sealand. Jumlah kawasan negara berjumlah hanya 120 x 50 kaki, tetapi penduduknya dan "penguasa" sejak 1966, Major Paddy Royal Bates, telah mengagak-agihkan impian untuk platform bekas tenteranya di laut

Malah Kindergarteners Boleh Menilai Keyakinan Sendiri

Malah Kindergarteners Boleh Menilai Keyakinan Sendiri

Adakah anda masih ingat pada Siapa yang Ingin Menjadi Jutawan- nampaknya rancangan ini masih berlangsung, tetapi saya akan menganggap tidak ada orang lain yang melihat dekad ini-bagaimana selepas para peserta mengambil jawapan, kadang-kadang ditanya oleh Regis Philbin, "Betapa pasti anda ? "Mereka menarik nombor yang kelihatan dari udara:" Oh, lapan puluh lima peratus

Sel-sel payudara secara semula jadi berubah menjadi sel stem

Sel-sel payudara secara semula jadi berubah menjadi sel stem

Tubuh kita berleluasa dengan potensi yang hilang. Kami datang dari sel stem, yang dapat menimbulkan semua jenis sel yang berlainan di dalam tubuh manusia. Mereka boleh menghasilkan neuron, sel-sel otot, sel-sel kulit dan banyak lagi. Sebagai anak perempuan mereka menjadi lebih dan lebih khusus, mereka kehilangan keupayaan ini dan terjebak dengan nasib tertentu

Adakah Anda Hidup dalam Bekas Meth Lab?

Adakah Anda Hidup dalam Bekas Meth Lab?

Jaimee Alkinani dan suaminya baru saja membeli rumah pertama mereka di pinggir bandar Salt Lake City, Utah. Rumah itu bagus: tiga bilik tidur, jalan yang dipenuhi pokok, anak-anak yang menunggang basikal di tepi jalan, dan jiran mesra yang melambaikan tangan apabila mereka lulus. Keluarganya sedang berjalan-mereka juga membuka perniagaan kecil berhampiran rumah mereka, mempunyai anak berusia sebelas bulan, dan Jaimee lapan bulan mengandung