裹上新鲜细胞的肺给移植病人带来了新的希望

对于患有严重肺部疾病的患者，包括肺气肿、肺癌或纤维化，健康的肺组织移植可能提供最好的生存机会。然而，手术过程面临两个主要挑战:供体肺的严重短缺和移植组织被受体免疫系统排斥。

现在，佛蒙特肺中心的丹尼尔·韦斯(这个项目的首席研究员)与亚利桑那州立大学生物设计研究所的谢丽尔·尼克森和她的同事们合作，正在探索一种全新的方法来开发适合移植的可行肺组织。这项技术是在国家卫生研究院给韦斯博士340万美元的资助下开发的，其中120万美元将给尼克森博士用于这些研究。如果成功，它最终可能提供几乎无限的捐助肺组织同时避免了宿主长期以来的排斥器官移植．

虽然一些生物结构(包括膀胱和皮肤)可以在实验室里生长，从零开始建造一个像肺这样复杂的器官超出了当前医疗技术的范围。正在研究的方法涉及大胆的新技术组织工程．从尸体上提取的器官被化学剥离细胞——这一过程被称为脱细胞——留下一个精致的细胞外基质结构。然后对该支架进行再细胞化，即使用从预期移植受者身上提取的干细胞进行再填充。

虽然干细胞存在于所有多细胞生物中，但它们是特殊的生物实体。在这项研究中，人们正在研究不同类型的干细胞，以成功地再造脱细胞肺支架。这些细胞类型包括多能干细胞和多能干细胞。顾名思义，“多能型”细胞具有形成人体几乎任何细胞类型的非凡能力，包括心脏、肌肉、神经元和组成功能肺的各种细胞类型。与多能干细胞相比，多能干细胞能产生的谱系数量更有限，但它们更容易从患者身上获得，且下游风险更小。

这项研究的工作假设是，当干细胞被应用于脱细胞肺支架时，它们在整个结构中占据，分化成正常肺的适当组织和血管系统。人们相信，微妙的化学力量和机械力量指导着这种变形。

正如Nickerson解释的那样，干细胞分化和重建的过程是通过将细胞放置在一个旋转的壁式生物反应器中来辅助的——这个装置可以平缓地让液体和氧气在细胞中循环，以模拟胎儿发育的条件。Nickerson假设，脱细胞支架在这种环境下将有助于引导附着在该模板上的干细胞增殖和成熟为功能肺所必需的细胞类型。因为替代器官是用接受者自己的细胞构建的，所以免疫排斥的问题很小。

随着肺的再细胞化，它们可以在生物力学、血管灌注和正常肺表型方面进行仔细评估，包括对肺泡正常功能必不可少的表面活性剂脂蛋白的产生。为了实现该项目的宏伟目标，Nickerson和她的实验室Aurélie Crabbé和沙美玛·萨克尔的研究助理科学家组成了一个多学科团队，其中包括肺生物学专家，干细胞再生医学，胸外科和生物工程。

除了国家卫生研究院的拨款，相关的工作肺再细胞化项目荣获2010年亚利桑那州立大学/梅奥诊所种子奖助金项目。由亚利桑那州立大学和凤凰城梅奥诊所(Mayo Clinic)的医生和研究人员组成的评审委员会将这项工作选为最杰出的拨款提案之一，并授予资金。研究人员Crabbé说:“我们的最终目标是用患者自己的细胞构建新肺，克服对供体器官的需求。”“我很高兴能成为这一令人激动的努力的一部分。”

除了她在生物设计研究所的任命，谢丽尔·尼克森是文理学院的教授，生命科学学院。

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