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3D打印卵巢试验成功 预计用到人类身上还有5年
2017-05-22 22:22:34  作者:佚名  来源:互联网
  • 3D打印器官早已不是什么新鲜事。日前,一个美国的研究团队公布了他们3D打印卵巢的新进展,已在老鼠身上实验成功,如果未来同样的技术真的能运用到人身上,许多卵巢先天不足或后天受损的女性将从中受益。这篇原题 ...

3D打印器官早已不是什么新鲜事。日前,一个美国的研究团队公布了他们3D打印卵巢的新进展,已在老鼠身上实验成功,如果未来同样的技术真的能运用到人身上,许多卵巢先天不足或后天受损的女性将从中受益。这篇原题为Scientists 3-D Print Mouse Ovaries That Actually Make Babies的文章发表于WIRED,作者在文章中向我们介绍了3D打印卵巢的原理和团队下一步的发展计划,团队的主要成员Teresa Woodruff预计该技术距离运用到人身上还有大约五年时间。

不是所有的女孩长大都能成为母亲。有时,是因为个人选择,有时则是因为命运剥夺了这种可能。许多癌症和遗传疾病、或是为了对抗这些疾病女性不得已接受的辐射治疗,都有可能会破坏女性的卵巢,使这个生产卵子的器官报废。除了生产卵子,卵巢还有调节女性荷尔蒙的功能。没有卵巢,年幼的患者可能永远不会经历青春期; 成年妇女则可能过早进入绝经期。

如今,一个生物工程师团队宣布了一个可能的解决办法:3D打印卵巢。他们的想法及其佐证发表在《自然通讯》上,该团队目前只在小老鼠身上进行了实验,人类女性身体中这个栗子大小的器官,随着该项技术的成熟或将被取代。

卵巢内充满了卵泡,卵泡是由雌激素和其他必需的激素囊包围的未成熟卵子。西北大学费恩伯格医学院的生殖科学家,也是该研究小组的主要成员,Teresa Woodruff说,卵巢的功能是将卵泡催熟,从而使女性每个月产出一颗卵子。为了重造卵巢的功能,Woodruff和她的研究人员必须从研究卵巢的组成开始。

你可能会以为是骨骼在支撑我们的血肉,但有趣的是,每种类型的器官都具有由比骨骼更硬的物质组成的细胞外基质,这才是血肉真正的支架。去年,他们使用化学手段把人的卵巢与其中所有的卵泡、血管和各种组织剥离开,只留下这种主要成分是胶原蛋白的支架。在显微镜下,这种支架呈交织的网格状。

下一步是把卵巢组织当作墨水,重新填补这个支架。组织...当作墨水...?是的,这听起来很困难,实际操作也不简单。在这个实验中,组织是被称为“明胶”的胶原蛋白。它可以从打印机喷出,但要求一定的温度条件。环境太热,喷出来的明胶软塌塌; 太冷则会结块。这种“墨水”最佳温度约为30℃。

生物医学工程师Alexandra Rutz当时在西北大学读研究生,现在在法国加尔达圣艾蒂安高等矿业学院念博士后,就是她解决了温度问题。之后,她的首要任务是选出最好的支架方案使明胶能够附着在其上,使之形成一个类似于真正卵巢的晶格结构。这意味着不断的试错,研究者要在体外植入不同的网格结构和卵泡,看看在哪种结构下能够发展出保持未成熟卵子存活所必需的血管和组织。一旦它们匹配成功,团队就可以着手准备把单个器官放进身体里,一个非常小的身体。

微型手术是我们在实验室里很常做的事情,使用放大镜,解剖镜和小小的手术刀,他们通过手术将九只雌性小鼠的健康卵巢移除,换上3D打印的替代品。(其中两只为对照组,它们的3D打印的卵巢中没有卵泡,因此不可能产生胚胎。)等小鼠们从手术中恢复过来,研究人员就将它们与雄性小鼠交配——雄鼠们都在交配之前证明了它们的生育能力。结果显示,九只改换3D打印卵巢的雌性小鼠中有三只成功受孕。

所有这一切都发生得很快—鉴于雌性小鼠每四天排卵一次,它们的孕期持续约20天,生下的鼠宝宝在4个月内即可性成熟。Woodruff和她的团队让这些鼠宝宝再生小鼠宝宝,再生小小鼠宝宝,确保打印的卵巢不会在长期有隐性的副作用,整个过程运行得很顺利。不仅如此,植入打印卵巢的鼠妈妈们还可以正常哺乳,这表明它们的激素水平也是正常的,对卵巢受损的女性来说,这是一个令人振奋的好消息。

不过虽然已经看见了曙光,她们可能还要再等待一段时间。Woodruff说团队还需要证明他们的想法也适用于更大的卵巢。他们的下一步计划是在器官大小与人类类似的小猪身上进行相同的实验,这个实验特殊的意义还在于母猪的月经周期与人类女性相仿。Woodruff希望在这一步,以及再之后的临床医学实验中证明3D打印卵巢方案是完全安全并且有效的,她预感距离那一天的到来还有大约五年时间。她说:明胶已经被FDA批准,这使得一些流程简化了。

卵巢的器官结构很复杂—它与大脑的激素连接和排卵周期需要每个月都长出一批新的血管。据Woodruff说,他们的实验对于其他有意3D打印人体器官的研究团队来说具有很大的参考价值。在未来,人造子宫有非常广阔的应用前景。



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