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人工肺移植全球首例,活体猪实验成功

发表于 2020-06-16 | 收藏557 |
人工肺移植全球首例,活体猪实验成功

最近,有研究团队表示,他们在活体猪身上成功完成人工肺移植实验。或许在不久的将来,人工肺就能成为肺部器官移植的解药。

人工肺或许是解药

在美国,每年都有数千名以上的患者接受肺部器官移植。然而,经过移植的器官组织很脆弱,患者的 5 年存活率只有 50%~60%。

器官移植的问题,除了病患需要经过长时间等待才能排到顺位,好不容易等到了可以移植的活体器官,还需要担心病患的免疫系统会不会排斥新的器官。为了要降低病患体内出现排斥反应,服用免疫抑制剂还有可能提高病患感染的风险。

上述种种因素,让不少需要进行器官移植手术的病患,不是在等候补的时候过世,不然就是在接受移植之后出现併发症状。为了解决上述问题,人工肺或许是解药。

人工肺移植成功首例

2014 年,德克萨斯大学医学分部(University of Texas Medical Branch,UTMB)的研究团队,在研究室里成功打造出人工肺。

近日,同一组研究团队在《科学转化医学》发表的文章中指出,他们已经成功将人工肺移植到活体猪身上。而这也是人工肺成功移植到活体生物的首例。人工肺移植全球首例,活体猪实验成功

研究团队打造人工肺的流程图,右上角的 C 和 D 为「猪肺支架含猪肺细胞」放进生物反应器的样貌。

小动物移植失败

在过去,曾经有研究团队尝试在小型动物进行人工肺移植手术,但最后这些小型动物都因血管组织或肺水肿(oedema),而在移植后数小时内死亡。

为了要改善这个问题,研究团队的德克萨斯大学医学分部麻醉科医师科提拉(Joaquin Cortiella)表示,他们在移植之前,已先让人工肺发展出更完善的血管分布(vasculature),才进行这次移植手术。

先用死猪肺打造蛋白支架

人工肺製作时必须先取下一整个死猪肺,再利用糖和特殊的清洁剂将既有的猪肺细胞、血管洗掉,只留下猪肺的胶原蛋白、弹性蛋白等蛋白质组成的猪肺支架。

在生物反应器静待 30 天

接着,研究人员取出等待器官移植的猪的干细胞,并移植到这个猪肺支架里,整组「猪肺支架含猪肺细胞」在研究团队特製的生物反应器(bioreactor)里面接受生长因子刺激 30 天后,就能让这个人工肺发展出血管和肺泡组织。人工肺移植全球首例,活体猪实验成功

运转中的生物反应器。人工肺在生物反应器静待 30天后,就能长出血管和肺泡组织。

移植后还要进一步追蹤

人工肺成功移植到活体猪体内后,研究人员利用电脑断层造影(Computed Tomography, CT)和核磁共振摄影(Magnetic Resonance Imaging,MRI)进一步追蹤人工肺移植到猪体内后的发育情形。

没有排斥,还多了微生物聚落

结果发现,这些猪移植完人工肺之后不但没有出现排斥反应,人工肺的血管和肺泡组织还在猪体内持续发育了 2 个月,在这些人工肺部形成了肺部微生物群聚落。

诺丁汉特伦特大学科学与科技学院的教授杭特(John Hunt)解释,这表示人工肺促进猪体内的血液供应,进而使肺部微生物群能形成聚落。

2 个月的时间不够发育

然而,这次的实验只有替 4 头猪进行人工肺移植。而实验设定上,这 4 头猪分别在移植后 10 小时、2 週、1 个月和 2 个月执行安乐死,这是为了让研究人员仔细检查人工肺完成移植后的发育情形。

研究团队的内科医生妮可拉斯(Joan Nichols)表示,虽然人工肺移植之后,这些猪体内的血氧含量达饱和,但「我们没有办法评估人工肺提供多少氧气给这只动物」,且 2 个月的时间不足以让人工肺发育完全。人工肺移植全球首例,活体猪实验成功

研究团队的妮可拉斯(中)和科提拉(右),他们正在接受地方电视台採访。

理想实验要超过一年

妮可拉斯也说,如果要证明这些动物是否能仰赖人工肺提供的氧气生存,就需要再次进行同样的实验。

她表示,理想的人工肺移植实验要让人工肺移植猪在移植之后存活 6~12 个月,再关闭猪原本的肺部功能,这样对人工肺移植猪来说比较不会造成伤害,如果这些人工肺移植猪在关闭原本肺部功能还能存活,这才能代表人工肺足以让生物体存活。

缺资金,也缺生物反应器

研究团队的科提拉说:「我敢说,在 5~10 年后你会在某个地方看到某个人获得了人工肺。」「我们真正需要的是适当培育出组织的生物反应器。」

妮可拉斯也说,如果他们能募到足够资金,就能进行接下来的临床实验。她说:「这个计画花了 15 年才走到今天,我们很高兴我们做得很好。」

「但我们现在已经累了。」

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