日本研究人员1日在东京开幕的日本再生医疗学会会议上宣布,他们将成年实验鼠胡须的毛囊干细胞进行培养增殖,然后移植到没有体毛的其他实验鼠后背上,最终成功实现了体毛的再生。
这一成果是东京理科大学教授辻孝率领的研究小组取得的。研究人员利用电子显微镜观察再生的体毛,发现其构成与自然体毛一样,中心有毛髓,周围有皮质层等,且移植后的毛囊在3个月时间里,会以21天为周期更新。
研究人员认为,如果将这一成果应用于人类脱发症患者,通过增加患者头部剩余的毛发组织,向脱发部位进行自体移植,就有可能使头发获得再生,并长期保持。
研究小组现在已经开始接受脱发症患者提供后脑部的毛发组织,希望能够在3年后开始临床试验。
许多动物有很强的再生本领。蜥蜴被人抓住尾巴时,它一扭身子,尾巴就断了,乘机逃之夭夭,以后它会重新长出一条尾巴来。海参遇到敌害时,会吐出自己的内脏,当敌人狼吞虎咽时,海参悄悄溜走,以后能再长出一副内脏。比较起来,人就差多了,断手断脚就再也长不出来了。人们羡慕动物的再生能力,多年前,科幻小说家就对人体的肢体再生作过精彩的描述:一个人的某部分肢体被截去了,不久又奇迹般地重新生长出与先前相同、活动自如、功能无二的肢体。国外的一些科学家提出要把美妙的幻想变为现实,用再生的方法代替复杂的人造肢体和器官移植。
美国加利福尼亚大学的研究人员认为,目前人体中仍然存有再生的结构,如骨胳、毛发、指甲等,儿童还具有手指尖端再生的能力。在一些低等动物中,再生能力明显地保留着,它们的肢体在胚胎发育期的生成和在成年后再生的生理机制是完全一样的。而人类则在进化过程中,使胚胎基因在发育后丧失了再生能力。当然,人体某些部位在切除一部分后,能恢复到手术前的体积,但这只是长大,而不是再生。
科研人员认为,骨胶原分子是研究人体肢体再生的关键。因为骨胶原分子是组成皮肤、骨骼、韧带、软骨和其他人体结构的氨基酸链。如果人们能解释清楚骨胶原分子是怎样促进肢体生长,又是怎样正确识别并在需要的方面发生作用的,就能找到提示人体组织复杂结构的线索。研究已经表明,骨胶原分子链的某些部分对人的肢体生理结构的形成起着不同的作用。电场的作用可能是影响骨胶原分子形成高级组织顺序,刺激胚胎发育期储存遗传信息的重要因素。
科学家通过实验已经取得令人兴奋的结果:一只被切除一条腿的青蛙在电场的作用下,居然再生出了被切除的腿。但是,要使控制人体器官的肢体再生基因能在人们需要的某一部位立即发生作用,就必须寻找再次使用早已存在于胚胎中的遗传信息的办法。如果能够实现人体的肢体再生,这无疑是医学科学上的一次革命。
慢性肾功能衰竭的患者,肾脏的机能会渐渐衰退,最后会完全依赖血液透析变为洗肾患者,过著饮食都要很小心,而一周约有3天将要在洗肾中心度过的日子,连出国都很难,除非移植肾脏,不然就只能一直过著不方便的生活。但因为捐赠的肾脏有限,所以大部分的洗肾患者只能过著血液透析的生活。在医疗资源充足的台湾,洗肾或许不是大问题,但因付不起高昂透析费,而只能等著肾衰竭到来的患者,据统计全球超过200万人,因此,利用干细胞的再生肾脏,将是解救洗肾患者的一个契机。
动物实验已成功产生具有功能性的肾脏
基于生物基因实验所遇到的「伦理道德问题」,目前无法直接运用人体胚胎肾原微环境(nephrogenic niche)进行诱导操作,只能计画将人类的iPS细胞移植到实验猪的肾脏环境培养出可用的肾脏细胞,实验猪肾脏原有的肾原母细胞,已经用生物基因工程和特殊药物除去了,所以人类的iPS干细胞会在里面分化为可作为移植用途的肾脏细胞。
所以2017年,日本熊本大学、东京慈惠会医科大学及明治大学所组成的联合研究团队,先进行以实验小鼠的肾脏为基底,培养实验大鼠iPS干细胞分化为肾脏细胞移植实验。研究人员先透过药物诱导iPS干细胞分化为肾原母细胞,并注入到小鼠的肾原微环境中,等干细胞培育分化为肾脏细胞后,再移植回大鼠的体内,并产生具有功能性的肾脏,成功实现了大鼠与小鼠,两个物种间的肾脏再生。
诱导干细胞变成肾脏细胞 移植进入患者体内
研究团队最终的目标是,在实验猪的肾脏环境中,诱导iPS细胞(万能干细胞)分化为肾源母细胞(nephron progenitor cells, NPCs),在体外培育成肾芽细胞后,再移植到肾脏衰竭接受血液透析的患者体内。但由于临床试验中用到了猪细胞,涉及到猪与人类的异种移植问题。虽然目前大鼠和小鼠种间肾脏移植再生技术已经得以验证,但是一旦要推进到临床,国家监管部门的专家组会如何判断该技术的安全性现在还很难断定。如果被要求追加试验的话,招募第一例患者恐怕会遇到相当难度的挑战,所以研究团队预计在日本或法规较宽松的大陆招募到第一位受试者后,开始进行临床实验。
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