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科学家利用蚕丝制作心脏组织的支架

2012/02/01 来源:丁香园
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导读
人类受损的心肌细胞无法重生,瘢痕组织生长并代替损伤的肌细胞。马普研究院Bad Nauheim心肺研究方面的科学家正在试图使用一种人造心脏组织使得心功能彻底恢复,他们成功地将心肌细胞装载到一种由热带桑蚕丝制成三维支架上面。

人类受损的心肌细胞无法重生,瘢痕组织生长并代替损伤的肌细胞。马普研究院Bad Nauheim心肺研究方面的科学家正在试图使用一种人造心脏组织使得心功能彻底恢复,他们成功地将心肌细胞装载到一种由热带桑蚕丝制成三维支架上面。

在人体的所有器官中,心脏很可能是性能最好、效率最高的泵。年复一年,它不断地将血液泵到我们的身体各个部位。尽管如此,这一优化的机能带来了一个高昂的代价:随着进化的演变,几乎机体所有的再生机能在心脏中都已经无效了。因此,心脏病发作对患者来说是非常严重的事情;死亡的心肌细胞已无可挽回。结论就是:患者的心脏泵功能和生活质量会持续不可逆的恶化。

在尝试着发展一种治疗措施来修复心脏组织的过程中,实验室的科学家将注意力集中在生长的替代组织上,这种替代组织产生替代斑块修复受损的心肌细胞。而三维结构的重建在这里提出了挑战。很多实验已经成功将一些不同的材料制成能够承载心肌细胞的支架。

“不管是天然的还是人造的,所有这些测试过的纤维都有严重缺陷,”马普研究院Bad Nauheim心肺研究所的研究组长Felix Engel说,“它们要么太脆,要么被免疫系统攻击,要么不能使心肌细胞与纤维正确连接。”尽管如此,科学家们目前在印度卡拉普尔已经找到了一种可行的解决方案。

在大学里,科学家用tasar蚕(印度柞蚕)的茧制成硬币大小的圆盘。通过一个在恩格尔实验室工作的印度科学家Chinmoy Patra的展示,tasar蚕制作的纤维与其他测试过的材料相比显示出了一些优势。“表面有蛋白质结构,它可以促进心肌细胞和粘附。它还比其他的丝绸纤维更粗糙。”这就是为什么心肌细胞在这种材料上面能够良好生长并形成三维组织结构的原因。“细胞间的通讯是完整的,它们就像真正的心肌一样有着为期20天的同步搏动。”Engel说。

尽管硕果累累,但这种纤维的临床应用当前仍未提上日程。“与我们的研究不同,这不像我们使用老鼠细胞做实验,获得充足的人心肌细胞作为起始研究材料这一问题仍然没有解决,”Engel说。原本的设想是使用患者自身的干细胞作为起始材料可以避免触发免疫反应。但是,如何将干细胞精确地诱导转化为心肌细胞至今仍然是一个迷。

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