|
菠菜不光可以吃，在最新研究中，研究人员成功使菠菜长出了心脏组织。 现在，治疗某些疾病或者进行组织器官移植时，需要大量的完整的组织和器官，在以前的研究中，科学家们已经在体外成功培养了一些人体细胞，使之成为一些组织，但对于完整的组织和器官，比如骨骼，肝等，却无能为力。这其中面临的一个很大挑战是——无法建立起组织中的血液系统。 目前的生物工程技术，包括3D打印，只能打印血管的主要干支，不能打印血管的分支网络，比如毛细血管，只有能做出毛细血管，才能传递组织生长所需的氧气、营养物质和其他生命必需的分子，长出完整的组织或器官。 在这个问题上，伍斯特理工学院（WPI）、威斯康星大学麦迪逊分校和阿肯色州立大学琼斯伯勒大学的多学科研究团队取得了重大的突破。他们进行了动植物“跨界联姻”，把植物叶子上的叶肉细胞使用专门的清洗剂去掉，使用留下的叶子脉管系统当作组织的血管支架，并在上面成功培养出了心脏组织，该文章将发表在2017年5月的《Biomaterials》上。
论文作者写道：”植物和动物利用根本不同的方法来输送液体、化学物质和大分子，但在血管方面有惊人的相似之处。使用该技术可以开创一个新的学科，来进行植物和动物之间的模仿研究。”
在一系列实验中，该团队在菠菜叶脉上成功培养出了人心脏细胞。他们通过菠菜脉管系统建立了类似于人体的血液系统，这些研究将来可以用来做出健康的心肌层，来治疗一部分患有心脏病的患者。
“去掉叶肉的植物可以为各种生物组织提供支架，虽然我们有更多的工作要做，但从目前来看这是非常有前途的，”WPI生物医学工程教授，该论文的作者Glenn Gaudette博士说。“将农民种植数千年的植物用在组织工程上，可以解决很多限制该领域发展的重要问题。”
在上面图片序列中，伍斯特理工学院（WPI）的研究人员使用清洗剂将菠菜叶子上叶肉细胞剥离，留下了叶子的脉管系统。并在这上面培养出了人心脏细胞。 “这个项目说明了跨学科研究的重要性，当不同专业的角度处理问题时，会解决好多问题。”Gaudette说。
Gaudette实验室的研究生Joshua Gerslak表示：“在我研究菠菜叶之前，我研究过人类心脏，菠菜的茎提醒我它像一个主动脉，所以我想，我们可以通过菠菜的茎灌注血液。我们当时不确定它会起作用，但事实证明是相当容易，在许多其他植物上也可以。”
当植物叶肉细胞被洗离时，残留的主要是由纤维素组成的骨架，纤维素是对人体无害的。纤维素具有很强的生物相容性，并且已被用于各种医学应用中，如软骨组织工程、骨组织工程和伤口愈合方面。
除菠菜叶外，该团队还成功地将荷兰芹、青蒿（甜蒿）和花生毛根的叶肉细胞去掉。他们期望这种技术将适用于更多植物中。“菠菜叶可能更适合于有很多血管的组织，如心脏组织，而凤仙花茎（凤仙花科凤仙花属植物）的圆柱形中空结构可能更适合于动脉移植，相反，木材可能在骨骼移植中有用，由于它们的形状和强度都差不多，“作者写道。
使用植物作为组织工程的材料也具有经济和环境效益。“通过利用植物组织支架的良好的化学性质，我们可以解决合成复合材料面临的局限和高成本问题，植物可以在良好的农业劳作和可以控制的环境中轻松生长，我们研究表明，使用植物可以为组织工程支架问题提供可持续的解决方案。”
在WPI，这项研究继续沿着几条路线开展，Gaudette说，”一条为优化清洗叶肉细胞过程，另一条研究各种人类细胞生长方式，重点研究它们怎么附着在植物支架上及养分供给问题。此外，他们还将探索建立二级血管网络系统，以便使来自人体组织中血液和其他液体真正流动。 2017年4月7日，Gershlak将在波士顿国家发明家学院创新展示会上作为演讲嘉宾介绍这项技术的早期的研究成果，在这里将有200多名成功的发明家和技术商业化领导者听他详细介绍他的工作。
编辑：雪岸 参考：Joshua R. Gershlak et al, Crossing kingdoms: Using decellularized plants as perfusable tissue engineering scaffolds, Biomaterials (2017). DOI: 10.1016/j.biomaterials.2017.02.011 |
|
|
