科學家以幹細胞培育人造肺部,協助醫學研究

(圖:Harald C Ott )

醫學研究中,科學家往往使用病人的細胞,在實驗室中培育一個生物模型,用以研究疾病及人體的反應。而用到的生物模型越接近人體真實情況的話,得到的結果對治療的參考意義就越大。

然而,科學家研究肺病,尤其是特發性肺纖維化(idiopathic pulmonary fibrosis)時發現,使用傳統平面培養基長出的二維細胞,無法有效模擬肺部疤痕(lung scarring)等真實的疾病情況。即便初始細胞來自病人身體,在平面培養基上也會長成正常健康的細胞。

長在水凝膠上的「肺部」

為了解決這一問題,UCLA 的研究者培養出一種「類器官」(organoids),不僅與肺部細胞相似,三維結構上也與肺部類似。

具體來說,研究人員從成人肺部取出幹細胞,將其覆蓋在具有黏性的水凝膠小圓珠上。細胞在增殖過程中,自動包裹整個水凝膠珠。由於水凝膠放在互相聯通的小室內,細胞會均勻地長滿整個三維空間,整體結構就像人體肺部的氣囊。

論文第一作者,UCLA 兒科血液學和腫瘤學副教授 Brigitte Gomperts 博士說:「雖然我們還沒有培養出完整的肺,但我們已經可以取出肺細胞,並使它們按照正確的三維結構生長,模擬真實的肺。」。

實驗室中培育的肺部組織(左)以及人體的肺部組織(圖:UCLA)

簡單技術,推動疾病治療研究

有些疾病因為情況複雜,人類已有技術無法進行透徹的研究。一旦確診,病人常在三五年內去世,這不能不說是一種遺憾。

現在,長在水凝膠上的「類器官」雖然看似簡單,但它可以有效地彌補現有技術的缺陷。首先,科學家可以透過在體外培養病變的「類器官」,更深入地研究疾病。其次,對於特定病人,只要利用該病人體內的細胞,就可以在人體應用前,事先在體外進行藥物實驗,制定個人化治療策略,將損傷風險降至最低。

因此,無論是徹底研究某種疾病,還是針對特定病人的精準治療,這種「類器官」都將發揮巨大的潛力,讓我們拭目以待。

舒超
明日科學編輯,科大生命科學學院研究生,目前努力畢業中。做實驗之餘,喜歡讀書寫字,學習語言。鐘情中國古典文學。希望有朝一日走遍天下,增廣見聞。