3. Biomaterials：什么？菠菜可以用來(lái)做心臟組織？

研究人員已經(jīng)成功地使用菠菜葉來(lái)造出具有完整血管、能輸送血液的的功能良好的人體心組織。為了解決捐助器官長(zhǎng)期的短缺問(wèn)題，科學(xué)家一直致力于在實(shí)驗(yàn)室里培養(yǎng)各種組織甚至整個(gè)器官。 但是培養(yǎng)細(xì)胞只是解決方案的一部分 ——如果沒(méi)有恒定的血液供應(yīng)，他們根本就不會(huì)茁壯成長(zhǎng)。

構(gòu)建可以工作的精細(xì)血管（也稱為脈管系統(tǒng)）網(wǎng)絡(luò)是非常困難的，特別是毛細(xì)血管，只有5到10微米寬。 血管的功能是傳輸這些組織樣本所需的氧氣和營(yíng)養(yǎng)。現(xiàn)在由伍斯特理工學(xué)院（WPI）的科學(xué)家領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)已經(jīng)通過(guò)使用植物中已存在的微小的靜脈網(wǎng)絡(luò)，將菠菜葉成功地轉(zhuǎn)化為活的心臟組織。

科學(xué)家在他們的文章中寫道：“植物和動(dòng)物用來(lái)輸送液體、化學(xué)物質(zhì)和大分子的方法從根本上是不同的，但是在血管網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)方面也有驚人的相似之處。“研究人員不用試圖從頭開始構(gòu)建脈管系統(tǒng)，他們只需剝離菠菜葉，直到僅剩將葉子保持在一起的精細(xì)纖維素結(jié)構(gòu)。

植物中的纖維素是實(shí)驗(yàn)室生長(zhǎng)樣品中使用的重要材料，因?yàn)樗�已�?jīng)被很好地研究過(guò)，與生物組織相容，而且還便宜--植物資源非常豐富且容易生長(zhǎng)。 在這項(xiàng)研究里，科學(xué)家是在當(dāng)?shù)厥袌?chǎng)上購(gòu)買的菠菜。為了獲得菠菜的細(xì)小血管結(jié)構(gòu)，該團(tuán)隊(duì)通過(guò)在葉子中循環(huán)一種洗滌劑溶液來(lái)將植物細(xì)胞沖走，這個(gè)過(guò)程稱為脫細(xì)胞。
首席研究員Joshua Gershlak說(shuō)：“我之前已經(jīng)對(duì)人類心臟進(jìn)行了脫細(xì)胞化工作，當(dāng)我看著菠菜葉時(shí)，它讓我想到主動(dòng)脈。”“所以我想，讓我們來(lái)灌注植物的莖。我們一開始不確定它會(huì)奏效，但事實(shí)證明這個(gè)方法是容易且可復(fù)制的，它在許多其他植物上也奏效。”

該團(tuán)隊(duì)還剝離了歐芹和甜蒿的葉子，并在花生植物毛根中也用了此技術(shù)。他們期望通過(guò)進(jìn)一步的研究，讓為不同的組織選擇不同的植物成為可能——例如，木材的結(jié)構(gòu)可能在骨骼工程中是有用的。為了在真實(shí)的組織樣品中測(cè)試?yán)w維素支架，他們最終使用菠菜，因?yàn)樗�和心臟組織一樣具有高密度的輸送管。研究人員將菠菜葉血管結(jié)構(gòu)與心肌細(xì)胞接種，他們興奮地看到，在幾天之內(nèi)，心臟細(xì)胞就像人體組織一樣開始自發(fā)收縮。

Gershlak說(shuō)：“現(xiàn)在的想法是，既然我們已經(jīng)得到具有血管網(wǎng)絡(luò)的非常薄而平坦的組織，所以我們應(yīng)該能夠疊加多個(gè)葉子并創(chuàng)建一塊心臟組織。”心臟組織移植對(duì)于心臟病發(fā)作后，心臟已經(jīng)損傷、不能再愈合的患者是有用的。到目前為止，這項(xiàng)研究只是一個(gè)概念證明，而且該團(tuán)隊(duì)仍在尋找將其與活的人體組織結(jié)合在一起的方式。研究人員寫道：“目前尚不清楚植物脈管系統(tǒng)如何融入人身上的脈管系統(tǒng)，以及是否存在免疫反應(yīng)。”但該團(tuán)隊(duì)總體來(lái)講還是十分樂(lè)觀的。

WPI實(shí)驗(yàn)室的生物醫(yī)學(xué)研究員Glenn Gaudette說(shuō)： “我們真的相信這種支架能夠幫助治療。 我們還有更多的工作要做，但到目前為止這是非常有希望的。”“此方法簡(jiǎn)單到只需要資源豐富的菠菜葉，并把它變成一種有血液流經(jīng)的組織，這真是非常令人興奮的，我們希望它能夠在此領(lǐng)域取得重大進(jìn)展。 “這不是科學(xué)家在培養(yǎng)組織時(shí)第一次在植物上尋求啟發(fā)——加拿大渥太華大學(xué)的Pelling實(shí)驗(yàn)室去年成為頭條新聞，他們的項(xiàng)目是用蘋果切片生長(zhǎng)人類耳朵。

而不僅僅是生物組織科學(xué)家們?cè)谥参锵到y(tǒng)內(nèi)部探索——上個(gè)月，研究人員成功地發(fā)展了一個(gè)“機(jī)器人玫瑰”，其莖葉和葉子內(nèi)部具有電子循環(huán)功能。使用菠菜也不是創(chuàng)建人體組織血管網(wǎng)絡(luò)的唯一方法。 科學(xué)家一直在研究使用3D打印來(lái)創(chuàng)建血管，并且剛剛有少量成功案例被報(bào)道。時(shí)間會(huì)證明，哪種方法在實(shí)驗(yàn)室外更可行，但這絕對(duì)是一個(gè)令人興奮且矚目的發(fā)現(xiàn)。

4. mBio & eLife：利用小型3D球體模型就能夠有效抵御結(jié)核病

近日，來(lái)自南安普敦大學(xué)等機(jī)構(gòu)的研究人員通過(guò)研究開發(fā)了一種在實(shí)驗(yàn)室用于研究人類機(jī)體感染的新型3D模型，文章中研究人員利用靜電封裝技術(shù)制造出了一種小型3D球體，其能夠在被結(jié)核分枝桿菌（TB）感染的人類細(xì)胞中產(chǎn)生密切反映患者機(jī)體疾病的狀況，相關(guān)研究刊登于國(guó)際雜志mBio和eLife上。
這種新型3D球體能夠幫助研究人員深入研究機(jī)體感染結(jié)核病時(shí)所發(fā)生的事件，同時(shí)研究者也希望基于本文研究結(jié)果開發(fā)出新型的抗生素療法和抵御結(jié)核病的疫苗。研究者Paul Elkington教授說(shuō)道，這是結(jié)核病研究領(lǐng)域的一項(xiàng)重大研究進(jìn)展，這種3D球體能夠在膠原蛋白基質(zhì)中被創(chuàng)建以便其看起來(lái)和人類肺部非常相似，與此同時(shí)也能夠產(chǎn)生一種特殊環(huán)境來(lái)使得治療患者的特殊抗生素能夠有效殺滅引發(fā)肺結(jié)核的細(xì)菌，目前這在其它2D模型系統(tǒng)中還無(wú)法實(shí)現(xiàn)，這種新系統(tǒng)或?qū)⒓铀傺芯咳藛T尋找治療人類結(jié)核病新型療法及開發(fā)疫苗的速度。
此外，這種新型3D球體結(jié)構(gòu)還能夠?qū)⒄麄�(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程延長(zhǎng)至三周，是標(biāo)準(zhǔn)2D模型系統(tǒng)的4倍多，還能夠?yàn)榭茖W(xué)家們提供更多信息來(lái)闡明患者機(jī)體感染的發(fā)生過(guò)程以及不同干預(yù)措施對(duì)患者疾病的效果。

下一個(gè)階段研究人員希望同位于德班的非洲衛(wèi)生研究院的研究人員進(jìn)行合作研究，目前在德班有著較高的結(jié)核病發(fā)病率，而且研究人員也希望盡快引入這種3D模型來(lái)對(duì)高風(fēng)險(xiǎn)結(jié)核病患者機(jī)體的細(xì)胞進(jìn)行深入研究。

研究者Elkington補(bǔ)充道，我們很高興能夠?qū)ρ芯窟M(jìn)一步擴(kuò)展，并且聯(lián)合多個(gè)專家開發(fā)新一代的實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)來(lái)用于更多疾病的研究，尤其是那些在資源匱乏國(guó)家中比較流行的傳染性疾病；同時(shí)我們也將利用所開發(fā)的新型3D模型來(lái)同對(duì)臨床樣本進(jìn)行研究的工程學(xué)和生物學(xué)方法進(jìn)行整合，最終開發(fā)出用于研究人類機(jī)體感染的全新系統(tǒng)。

來(lái)自非洲衛(wèi)生研究院的研究人員Al Leslie博士表示，目前我們同很多傳染病專家以及工程師在一起工作，我們堅(jiān)信通過(guò)長(zhǎng)期的聯(lián)合研究定能在結(jié)核病領(lǐng)域的研究取得突破性的研究成果，同時(shí)我們也希望能夠開發(fā)出新型療法來(lái)有效抵御結(jié)核病的傳播，當(dāng)然本文中所開發(fā)的新型3D模型也將會(huì)加速我們?cè)诘钟�致死性疾病傳播領(lǐng)域的發(fā)現(xiàn)步伐。

(責(zé)任編輯：admin)

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