(圖:Worcester Polytechnic Institute)

利用 3D 列印技術,科學家已經能夠在實驗室裡合成人體組織。但要維持組織存活,還要同時製造出遍布組織中的血管網路,這比單純地合成組織更加困難。

但最近,美國伍斯特理工學院(Worcester Polytechnic Institute)的研究者利用菠菜葉片上的脈絡模擬人體血管,將原有的植物細胞剔除,只保留纖維素骨架和脈絡,讓人體細胞在上面生長,成功培養出跳動的心臟組織。

搭建血管網路,解決組織工程的難題

伍斯特理工學院研究生、研究的作者 Joshua Gershlak 於國家地理雜誌的訪問中介紹說,組織工程的主要限制因素就是缺少血管網路,這會造成組織死亡。

而植物葉脈的一個主要功能就是向細胞輸送水分和養料,這與人體血管的功能相似。

在這項研究中,菠菜葉片中的植物細胞被清除,只留下纖維素骨架,然後將纖維素骨架浸潤在人體細胞中。由於保留了葉脈,細胞在骨架上生長時,也圍繞著葉脈生長。研究人員向葉脈中輸送液體和微珠,表明血細胞也可以通過。

延續與拓展

這項研究的最終目標是替換病人受損心臟組織。由於纖維素是生物相容性材料,在再生醫學中應用廣泛,而葉脈系統能夠模擬血管輸送氧氣和養料的功能,保證組織存活,因此這項研究很可能解決器官修復的一個長期問題。

研究人員表示,利用同樣的方法,可以用在其他植物的葉片修復人體各種組織。例如,以木頭為骨架,或許可以修復骨骼。

研究另一位作者 Glenn Gaudette 表示,這項研究很有前景,仍餘下很多工作要做。而利用菠菜這種人類已培育上千年的植物,用於組織工程,可以解決限制該領域發展的很多問題。

 

參考資料:

  1. Gershlak, J. R., Hernandez, S., Fontana, G., Perreault, L. R., Hansen, K. J., Larson, S. A., . . . Gaudette, G. R. (2017). Crossing kingdoms: Using decellularized plants as perfusable tissue engineering scaffolds. Biomaterials, 125, 13-22.

 

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