烟草或可制成用以人体移植的人造肺

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图源:北京青年报

科学家们正在开发用于人体移植的人工肺——最重要的原材料竟然是烟草。

这种看起来不太可能的材料可以被改造成合成胶原蛋白,这种纤维物质构成了许多主要器官的“支架”。

研究人员还发现了一种基因改造烟草植物的方法,可用于生产大量与人体几乎相同的胶原蛋白。

这种物质可以变成一种“墨水”,并被装入3D打印机,通过一层又一层的复制胶原蛋白来制造人造肺。然后用病人自己的干细胞(从皮肤样本中提取)接种肺部,将它们培养成适合移植的健康肺部组织。

科学家们希望这项技术——尽管仍处于早期的阶段——能够被用于大规模生产人造肺,这样需要移植的患者就不必再等待数月甚至数年,就可以获得合适的供体器官。

这可能意味着,这种因吸烟相关疾病导致数百万人死亡的植物还可以用来拯救生命。

事实证明,烟草是生长胶原蛋白的理想载体,因为植物成熟很快——只需8周。因此,人造肺的制造一直可以保证供应。

以色列生物技术公司ColPlant的科学家在短短八周内完善了烟草植物中胶原蛋白的生长方法。他们取幼苗添加了五个对胶原蛋白生产至关重要的人类基因。当植物成熟时,叶子被收获并加工成“BioNK”–一种纯化胶原蛋白的提取液。

现在,一家美国公司,联合治疗公司,正在制造一种3D打印机,能够使用墨水来制造人造肺。这种打印机已经被用来制作人的皮肤,甚至是眼睛的视网膜,但是这些都是相对小而薄的组织。打印一个更复杂的器官则需要一台定制的机器,这种机器也要能处理胶原蛋白的大分子。

联合疗法的原型使用立体平版印刷术,用紫外线激光照射掺有光敏分子的烟草生长胶原蛋白。

当光线照射到胶原蛋白上时,它会“固化”并变成固体。

到目前为止,该公司只生产了一小部分肺组织——包括气管(气管)的一部分以及从气管到肺的两条支气管。组织只有几英寸长。研究人员还没有通过用干细胞包裹它来发展成功能正常的人肺,干细胞可以生产出人体健康组织。

然而,动物实验表明这一过程是可行的。

今年早些时候,哈佛大学的科学家用清洁剂剥去了猪肺的细胞,然后用从脐带血中提取的数十亿干细胞移植到猪肺中。发表在《外科年鉴》上的结果显示,当新的肺重新链接到猪的循环系统时,产生的器官就像一个健康的肺。

但这项技术并非没有风险。

英国干细胞基金会的首席科学官员布兰登·诺布尔教授说,烟草种植的肺将会改变移植手术,并可能在十年内就能做得到。

来源:北京青年报

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