Biomaterials：什么？菠菜可以用来做心脏组织？
2017-03-30 生物谷 生物谷
研究人员已经成功地使用菠菜叶来造出具有完整血管、能输送血液的的功能良好的人体心组织。 为了解决捐助器官长期的短缺问题，科学家一直致力于在实验室里培养各种组织甚至整个器官。 但是培养细胞只是解决方案的一部分 ——如果没有恒定的血液供应，他们根本就不会茁壮成长。
研究人员已经成功地使用菠菜叶来造出具有完整血管、能输送血液的的功能良好的人体心组织。
为了解决捐助器官长期的短缺问题，科学家一直致力于在实验室里培养各种组织甚至整个器官。 但是培养细胞只是解决方案的一部分 ——如果没有恒定的血液供应，他们根本就不会茁壮成长。
构建可以工作的精细血管（也称为脉管系统）网络是非常困难的，特别是毛细血管，只有5到10微米宽。 血管的功能是传输这些组织样本所需的氧气和营养。
现在由伍斯特理工学院（WPI）的科学家领导的团队已经通过使用植物中已存在的微小的静脉网络，将菠菜叶成功地转化为活的心脏组织。
科学家在他们的文章中写道：“植物和动物用来输送液体、化学物质和大分子的方法从根本上是不同的，但是在血管网络结构方面也有惊人的相似之处。“
研究人员不用试图从头开始构建脉管系统，他们只需剥离菠菜叶，直到仅剩将叶子保持在一起的精细纤维素结构。
植物中的纤维素是实验室生长样品中使用的重要材料，因为它已经被很好地研究过，与生物组织相容，而且还便宜--植物资源非常丰富且容易生长。 在这项研究里，科学家是在当地市场上购买的菠菜。
为了获得菠菜的细小血管结构，该团队通过在叶子中循环一种洗涤剂溶液来将植物细胞冲走，这个过程称为脱细胞。
首席研究员Joshua Gershlak说：“我之前已经对人类心脏进行了脱细胞化工作，当我看着菠菜叶时，它让我想到主动脉。”
“所以我想，让我们来灌注植物的茎。我们一开始不确定它会奏效，但事实证明这个方法是容易且可复制的，它在许多其他植物上也奏效。”
图来自原作者： Joshua R. Gershlaka, Sarah Hernandezb, Gianluca Fontana， et al.
该团队还剥离了欧芹和甜蒿的叶子，并在花生植物毛根中也用了此技术。
他们期望通过进一步的研究，让为不同的组织选择不同的植物成为可能——例如，木材的结构可能在骨骼工程中是有用的。
为了在真实的组织样品中测试纤维素支架，他们最终使用菠菜，因为它和心脏组织一样具有高密度的输送管。
研究人员将菠菜叶血管结构与心肌细胞接种，他们兴奋地看到，在几天之内，心脏细胞就像人体组织一样开始自发收缩。
Gershlak说：“现在的想法是，既然我们已经得到具有血管网络的非常薄而平坦的组织，所以我们应该能够叠加多个叶子并创建一块心脏组织。”
心脏组织移植对于心脏病发作后，心脏已经损伤、不能再愈合的患者是有用的。
到目前为止，这项研究只是一个概念证明，而且该团队仍在寻找将其与活的人体组织结合在一起的方式。
研究人员写道：“目前尚不清楚植物脉管系统如何融入人身上的脉管系统，以及是否存在免疫反应。”
但该团队是乐观的。
WPI实验室的生物医学研究员Glenn Gaudette说： “我们真的相信这种支架能够帮助治疗。 我们还有更多的工作要做，但到目前为止这是非常有希望的。”
“此方法简单到只需要资源丰富的菠菜叶，并把它变成一种有血液流经的组织，这真是非常令人兴奋的，我们希望它能够在此领域取得重大进展。 “
这不是科学家在培养组织时第一次在植物上寻求启发——加拿大渥太华大学的Pelling实验室去年成为头条新闻，他们的项目是用苹果切片生长人类耳朵。
而不仅仅是生物组织科学家们在植物系统内部探索——上个月，研究人员成功地发展了一个“机器人玫瑰”，其茎叶和叶子内部具有电子循环功能。
使用菠菜也不是创建人体组织血管网络的唯一方法。 科学家一直在研究使用3D打印来创建血管，并且刚刚有少量成功案例被报道。
时间会证明，哪种方法在实验室外更可行，但这绝对是一个令人兴奋且瞩目的发现。
原始出处：
Joshua R. Gershlaka, Sarah Hernandezb, Gianluca Fontana et al. (2017) Crossing kingdoms: Using decellularized plants as perfusable tissue engineering scaffolds. Biomaterials. 125, 13-22. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.biomaterials.2017.02.011
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64
不错的方式，努力学习，刻苦专研，不断总结出来新经验。
117
谢谢！学习了
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谢谢分享，学习了
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