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多能幹細胞或述新“畫皮”故事

  • 發佈時間:2016-04-02 01:30:33  來源:科技日報  作者:佚名  責任編輯:羅伯特

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  在吳宇森導演的影片《變臉》中,兩位主人公先後換臉,變成對方的模樣,這一給觀眾娛樂的電影情節,在2005年12月初法國里昂一家醫院讓其變成了現實。據當時美聯社報道,一名法國婦女面部被狗咬後導致毀容,接受世界首例面部移植手術後,又有了新的鼻子、嘴唇和下顎,成了現實中第一個“變臉”的人。手術後,醫院發表聲明説,這名婦女狀況“極好”,器官移植後看起來“正常”。

  面部移植手術的風險

  據美國《趣味科學》網站近日報道,全球大約有30多人接受了臉部移植手術,業界人士的討論內容也從最開始的惶恐不安到後來為改進此項技術提出的各種建議。作為一種臉部毀容或缺陷療法,面部移植手術大大提升了患者的生活品質,而且人們對其需求與日俱增,迄今為止獲得的結果也令人鼓舞。

  當然,這一醫學實踐還存在諸多改進空間,目前尚處於初級階段,而且實踐次數屈指可數。其中,組織排異就是主要的問題,這意味著病人可能終生需要服用高劑量的免疫抑製劑,並有罹患癌症、肝臟和腎臟衰竭等疾病的風險。而且,患者很難在血型、年齡、膚色、頭髮顏色等方面與捐贈者匹配。另外,手術後,人的面部表情、運動和感覺能否正常也是個問題,新面孔可能只有很少幾種表情。因此,諸多因素導致臉部移植很難成為一項常規手術。

  歸根結底一句話:病人接受的是一張以前屬於別人的臉。即便手術成功,病人能否調整好心態,坦然面對新臉?是否會造成巨大心理壓力和痛苦?這些都成為盤旋在患者和醫生頭腦中揮之不去的問題。

  多能幹細胞或能負重任

  但是,如果一張新面孔能利用病人自己的皮膚,在實驗室中“構建”出來會怎樣呢?我們還需要多長時間才能放棄臉部移植,進入一個全新的領域呢?

  對此,科學家們表示,幹細胞或許能肩負這一重任,尤其是多能幹細胞,這種細胞能再生成人體內的任何細胞。科學家們最開始是從捐贈的多餘試管受精胚胎中提取出多能幹細胞,但現在,他們可以通過對成熟細胞,比如皮膚內的成熟細胞,進行重新編程而獲得多能幹細胞。這意味著,科學家們或許能提取一塊皮膚,對其內的細胞進行重新編程,讓它進入多能狀態,接著用其作為製造人臉等很多活體組織的起點。

  製造皮膚當然比生成某類細胞更複雜,但這一領域的研究人員已取得了顯著進步。現在,科學家們使用多能幹細胞來製造很多皮膚細胞類型,包括在表皮發現的角質形成細胞、黑色素細胞和在真皮內發現的成纖維細胞、脂肪細胞和巨噬細胞等。美國研究人員已將由幹細胞生成的成纖維細胞和皮膚表皮角質形成細胞結合起來,製造出了全層人造皮膚模型。不過,將更多細胞類型和擁有複雜功能的組織,比如毛囊和汗腺囊括進皮膚內是科學家們未來面臨的一大挑戰。

  另外,科學家們目前只是在小規模地製造少量組織方面取得了重大進步,距離製造出足夠多的細胞來培育一張人臉用於移植還有很長的路要走。但技術一直在進步,而且,機器人技術的突飛猛進和攪拌式生物反應器的出現使大量製造細胞變得更容易。細胞列印等技術的問世也意味著,科學家們可以通過將細胞排列成三維結構,製造出更複雜的組織。儘管此類技術目前處於發展初期,但最終有望被科學家們用來將細胞和結構蛋白(有時候也指生物墨水)結合起來,根據軟體生成的模板,列印出一張完整的臉。

  儘管技術壁壘正在被慢慢攻破,但此刻,使用多能幹細胞製造其他細胞的主要缺點是功能有限。與身體內的細胞相比,實驗室製造細胞的表現常常要稍遜一籌。不過,用於模擬人體環境的3D組織培育系統或許能在解決這一問題上發揮作用。

  另外,製造細胞的技術也很少被完整地標準化。用於移植的細胞需要擁有最好的品質,如果不能將它們培育到完全合格的標準,那麼移植就可能導致如免疫排斥或腫瘤等問題。

  實現“換臉”任重而道遠

  儘管達到這一目標還有很長的路要走,但好的消息是,這趟旅程無疑會給我們帶來更加直接的好處,尤其是在疾病建模和藥物研發領域。科學家們已使用人體皮膚來建模糖尿病創面癒合和皮膚癌等環境。隨著多能幹細胞技術的成熟,科學家們或許可以製造出更大規模的人體組織,用於多種情況的檢查,提供比動物模型更好的預測能力。

  簡而言之,從一塊活體組織得到細胞,生成並擴展幹細胞係,再將其分化成多種皮膚細胞,接著對其編程,讓其變成一塊可用於移植的組織,仍然是一項任重而道遠的任務。即使我們已經解決了細胞功能和生産規模等領域的問題,用病患自己的皮膚培育出一張新面孔的技術,還需要更加充分而廣泛的安全測試。最近,科學家們在將由多能細胞生成的視網膜組織移植進一名日本婦女的眼睛方面取得的進步非常鼓舞人心,但製造出用於臉部移植的皮膚,仍需要獲得數十項技術進步才可以實現。

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