在一项由明尼苏达大学（UniversityofMinnesota）生物医学工程研究院所主导的创新性研究中，生物工程师们设计研发了一种新的人工血管并将其植入了小羊羔的体内，实验表明该血管能够在动物受体的体内继续生长发育。如果该结果能够在临床试验中得到进一步的证实，应用这种新的人工血管治疗某些先天性心脏疾病将可以避免患儿接受多次手术。该研究发表在了近期的《NatureCommunications》杂志上。
血管生物工程中面临的最大挑战之一，就是设计一种能与其受体一起成长的人工血管。
在上述这项研究中，来自明尼苏达大学生物医学工程系的RobertTranquillo教授和他的同事们应用产后供体的皮肤细胞研发出了一种血管样结构的人工血管，并将其去细胞化以最大程度地减少排斥反应的发生。这同时也意味着该新型人工血管能够进行储存并在需要时用于移植，而不需要提取受体的细胞进行特定的细胞增殖。动物实验表明，小羊羔体内植入该人工血管后，后者可以通过受体本身的细胞进行血管再生，进而与受体一起生长发育。
“这可能是第一次我们可以应用‘现成的’人工血管材料并将其植入体内，同时它还能够继续生长，”Tranquillo教授表示：“在不远的将来，这可能意味着先天性心脏病的患儿在其成年之前只需要接受一次手术就足够了，而不是以往的三次、五次甚至更多。”
为了开发用于该研究的人工血管材料，实验人员将羊的皮肤细胞与一种名为纤维蛋白的明胶状材料以小管的形式进行组合，随后使用生物反应器将细胞生长所需的营养物质有节奏地泵入该小管内长达5周之久。
生物反应器在泵入营养物质的同时，还可对其进行“锻炼”，从而进一步加强和巩固该血管材料。该生物反应器由Tranquillo实验室的高级研究员ZeeshanSyedain一起合作开发，是这次生物人工血管研发的关键组成部分。通过该生物反应器，这种新型血管比人体内的动脉更加强韧，因此不会出现在体内发生破裂的情况。
随后，实验人员使用特殊的去除试剂将人工血管上所有羊的细胞清洗掉，仅留下一个无细胞的基质结构，以防止该血管在植入时引起免疫反应。在动物实验时，研究人员将新型人工血管移植入3只五周龄大小的小羊羔体内并替换掉了一部分肺动脉，植入的血管很快就被羊羔自身的细胞所填充并继续增殖，从而使得人工血管能够按照动物体内的生长环境发生形变并与受体一起生长发育直到成熟。
“重要的是，当该人工血管被植入羊羔体内后，羊羔本身的细胞能够重新填充血管的基质并继续增殖，”Tranquillo教授说道：“如果细胞没有填充入基质内，人工血管就不能够继续生长。这一结果是组织工程学和再生医学两个学科之间的完美结合，人工血管组织在实验室中培养、发育并去细胞化，随后被植入受者体内，后者通过自然发育过程使该血管再次成为能够生长的活体组织。”
在实验动物到达50周龄时，其体内人工血管移植物的直径较前增加了56%，通过该血管输送的血液量因此增加了%。同时，其胶原蛋白也含量增加了%，证明该血管不仅仅是单纯的发生了扩张，而是出现了实质上的生长发育。在实验过程中没有观察到诸如血管内形成血栓、血管狭窄或钙化等不良结果。
“我们观察到了血管的生长，同时也没出现任何副作用，”Tranquillo教授说道：“这一结果让人感到非常鼓舞。”
Tranquillo教授表示，下一步的计划是与医生进行讨论，以确定在未来几年内申请食品和药品管理局（FDA）批准他们继续进行临床试验的可行性。
赞赏
长按
