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  美國(guó)佐治亞理工學(xué)院和密歇根大學(xué)的研究人員將人工合成的水凝膠與類(lèi)器官的復(fù)雜腸組織（由人類(lèi)多能干細(xì)胞形成）結(jié)合在一起，開(kāi)發(fā)出控制這些組織生長(zhǎng)，以及利用它們治療消化系統(tǒng)損傷的新技術(shù)。消化系統(tǒng)損傷通常由炎性腸道疾病(IBD)引起，這一技術(shù)使他們向著成功又邁出重要一步。這項(xiàng)研究發(fā)布在《自然細(xì)胞生物學(xué)》雜志上。

  研究人員利用合成的水凝膠構(gòu)建了一個(gè)稱(chēng)謂基質(zhì)的3D生長(zhǎng)環(huán)境，它能夠?yàn)轭?lèi)器官的生長(zhǎng)提供最優(yōu)的物理和生化支持。在過(guò)去，創(chuàng)造這種生長(zhǎng)環(huán)境的方法是，使用來(lái)源于腫瘤細(xì)胞系的天然基質(zhì)，該方法由密歇根大學(xué)內(nèi)科醫(yī)學(xué)副教授Jason Spence發(fā)明。在臨床應(yīng)用動(dòng)物產(chǎn)品面臨著巨大的挑戰(zhàn)，因?yàn)檫@有可能導(dǎo)致人畜共患傳染。

  研究人員Asma Nusrat和密歇根大學(xué)醫(yī)學(xué)院實(shí)驗(yàn)病理學(xué)教授Aldred Scott Warthin指出：“使用來(lái)源于小鼠腫瘤的基質(zhì)將限制這些類(lèi)器官技術(shù)未來(lái)在人類(lèi)身上的應(yīng)用，而這項(xiàng)工作為尤其適用于臨床應(yīng)用的研究打開(kāi)了大門(mén)�！�

  除了能夠使類(lèi)器官在組織培養(yǎng)孵化器中的人工水凝膠中生長(zhǎng)之外，該研究團(tuán)隊(duì)還聲稱(chēng)，這種水凝膠可以像膠水一樣，當(dāng)它被植入到小鼠受傷的腸道中時(shí)，能夠固定住類(lèi)器官并促進(jìn)傷口愈合。這項(xiàng)技術(shù)的成功為修復(fù)人類(lèi)腸道損傷提供了新的療法，甚至還有可能修復(fù)其他器官。

  佐治亞理工學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院的Andrés J. García教授說(shuō)：“我們發(fā)現(xiàn)，水凝膠基質(zhì)可以幫助人類(lèi)腸道類(lèi)器官（HIO）移植到腸道組織上，HIO能分化成腸道組織并加速傷口愈合。這項(xiàng)工作對(duì)使用來(lái)源于干細(xì)胞的人類(lèi)腸道類(lèi)器官的療法進(jìn)行了概念驗(yàn)證�！�

植入到動(dòng)物體內(nèi)之后，在水凝膠基質(zhì)中形成的人類(lèi)腸道類(lèi)器官（HIO）分化成為成熟的腸組織，并在移植到動(dòng)物體內(nèi)后呈現(xiàn)特殊的人類(lèi)腸細(xì)胞類(lèi)型，如腸內(nèi)分泌細(xì)胞(CHGA，紅色)。

  因?yàn)檫@種水凝膠基于明確的合成材料，它們具有在未來(lái)應(yīng)用于人體治療的優(yōu)勢(shì)。

  密歇根大學(xué)博士后研究人員Miguel Quirós說(shuō)：“這種人工生物合成的水凝膠的特性十分明確，因此在未來(lái)使用HIO的治療中，它非常適用于人類(lèi)患者�！� Nusrat補(bǔ)充說(shuō)：“在這項(xiàng)工作中，我們證實(shí)，水凝膠可以促使HIO植入到受傷的腸道組織中，這表明該技術(shù)對(duì)于治療因炎癥腸道疾病而引起的腸道損傷非常有意義�！�

  由佐治亞理工學(xué)院開(kāi)發(fā)了這種合成基質(zhì)可以被很容易地修改，滿(mǎn)足被培養(yǎng)細(xì)胞的需求。比如，該學(xué)院的研究生Ricardo Cruz-Acu?a首先對(duì)多種組合進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，最后才發(fā)現(xiàn)，由96%的水和一種特殊細(xì)胞粘附肽組成的凝膠對(duì)于HIO是最理想的。

  Quirós和Cruz-Acu?a利用一個(gè)小型結(jié)腸鏡，將該凝膠和類(lèi)器官投遞到免疫缺陷小鼠受傷腸道的傷口處。被植入的細(xì)胞打上了標(biāo)記，所以之后可以對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)。四周之后，這些HIO完全移植到了受傷的區(qū)域，形成了類(lèi)似正常組織的三維結(jié)構(gòu)。而人工合成的凝膠消失了，被細(xì)胞自己生成的天然細(xì)胞外基質(zhì)所替代。

  García說(shuō)：“由于我們的水凝膠系統(tǒng)很容易修改，我們可以修改其他的參數(shù)來(lái)生成支持多種細(xì)胞或類(lèi)器官的機(jī)械和生物特性。對(duì)于不同應(yīng)用的其他細(xì)胞來(lái)說(shuō)，這些特性可能是不同的�！�

  接下來(lái)的工作中，研究人員將在免疫系統(tǒng)正常和不正常的動(dòng)物模型中對(duì)他們的水凝膠基質(zhì)進(jìn)行測(cè)試。他們還需要優(yōu)化包含HIO的水凝膠基質(zhì)的給藥方法，以替代在研究中使用的費(fèi)時(shí)費(fèi)力的技術(shù)。García, Nusrat和Spence認(rèn)為，在人類(lèi)試驗(yàn)開(kāi)展之前，大規(guī)模動(dòng)物試驗(yàn)是必要的。

  除了腸道治療外，研究人員還在研究利用這種水凝膠將類(lèi)器官投遞到受損的腎臟和肺臟中。

  論文鏈接：http://www.nature.com/ncb/journal/vaop/ncurrent/full/ncb3632.html