人能像机器一样更换“零件”吗

干细胞培养

人体由不同的组织和器官组成,就像一台庞大的机器,由不同的零件组装而成。正常情况下,不同的器官和组织发挥着各自的作用,维持人体的生命活动。而一旦某些组织、器官出现问题,就需要通过医学手段来修复它的功能。但在有些情况下,即使经过治疗也无法恢复其正常的功能,那么只能换掉它。经常听到的肝移植、肾移植等治疗方法,就是更换人体“零件”的实际例子。

人造皮肤

那么更换“零件”就这么容易吗?其实,他人的“零件”不是随随便便就能用的,因为每个人的体内都有一支“警察部队”——免疫系统,新的“零件”只有通过了它的检验才能在岗位上开始工作。而如果“新零件”本身就来自自身细胞,那么自然能通过免疫系统的岗哨,很快在需要它的岗位上适应下来。组织工程可以让这个梦想成真。“老鼠背上长人耳”这一研究成果,就是实现梦想迈出的第一步。

一个人类胚胎干细胞

当然,“新零件”的生产仍然有很多问题需要解决。首先,如何从少量的“种子”细胞扩增得到足够数量的细胞就是一大难题。好的“种子”必须具备很强的增殖能力,同时还必须具备形成特定组织的能力。干细胞研究的发展为寻找合适的“种子”提供了重要的线索。人体内的各种组织每时每刻都在发生新陈代谢,衰老的细胞被新的细胞所替代,而这些新细胞的重要来源是人体内存在的干细胞库。科学家已从不同的组织中分离获得了不同类型的干细胞,它们可以分别形成骨、软骨、皮肤等不同的组织。当然,还有很多干细胞类型有待发现。理论上,如果能从所有组织中获得干细胞,就能制造出任何想要的组织器官。其次,如何制造出好的支架能让细胞在上面生长,如何控制培养条件使细胞能形成组织等问题,还要依靠生命科学、临床医学、生物材料学、计算机科学、工程学等多学科的交叉与合作来解决。可喜的是,一些结构相对简单的组织,如皮肤、角膜等组织,已经可以在培养皿中培育,并在临床治疗中得到应用。相信随着科学技术的发展,人体的复杂器官和组织,如心脏、肝脏、肾脏等,最终也能通过组织工程的方法制造出来。

微博士:组织工程的基本原理

组织工程的基本原理是从机体获取少量的活体组织,用特殊的酶或其他方法将细胞从组织中分离出来,并在体外培养扩增,然后将扩增的细胞与具有良好生物相容性、可降解和可吸收的生物材料按一定的比例混合,使细胞黏附在生物材料上形成人造组织。将该人造组织植入机体的组织或器官病损部位,随着生物材料在体内逐渐被降解和吸收,植入的细胞在体内不断增殖并分泌细胞外基质,最终形成有功能的组织或器官,达到修复创伤和重建功能的目的。

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