人造组织器官距离我们到底有多远？看看这些研究就知道了！

随着现代科学技术的发展和医学疗法的需要，科学家们通过深入研究开发出了多种人造组织器官来帮助治疗人类疾病，那么该领域的研究现状到底如何？本文中，小编对相关研究成果进行整理，分享给大家！

【1】Adv Materials：人造血管可以满足特定需求

doi：10.1002/adma.201808050

当器官或组织受损时，必须形成新的血管，因为它们在营养和清除浪费方面起着至关重要的作用。这是器官和组织恢复正常功能的唯一途径。目前，将生长因子或遗传物质注射到目的组织部位可以引发血管生成，即从此前存在的血管中生长新血管。在发表在《Advanced Materials》期刊上的一项研究中，由Prasad Shastri教授领导的弗莱堡大学和巴塞尔大学的科学家表明，通过简单的水凝胶注射可以实现稳定的血管生成。

组织成血管的细胞需要来自其他细胞的支持以稳定和血流调节。来自巴塞尔大学的弗莱堡研究人员和生物医学科学家Roberto Gianni-Barrera博士和Andrea Banfi博士发现了一种新的，在血液中循环的免疫系统细胞群——CD11b +单核细胞。该类亚群细胞能够产生蛋白质Piezo-1。正如Shastri在早期研究中发现的那样，这是所谓的中枢神经系统细胞相互作用所必需的机械感受器之一。科学家还能够阐明CD11b +单核细胞的细胞群在新形成的血管稳定中的作用。在这些结果的基础上，他们开发了一种水凝胶，由于其机械性能，它能够刺激CD11b +单核细胞形成压电-1，从而在所需部位形成新血管。

【2】Sci Adv： 蜘蛛丝可以被用来制作“人造肌肉”？

doi：10.1126/sciadv.aau9183

研究人员发现，作为被称为最抗重的材料之一，蜘蛛丝具有另一种不寻常的特性，可能会用于制备“人造肌肉”。研究小组发现，弹性纤维对湿度的变化反应非常强烈。在空气中相对湿度高于一定水平的情况下，它们突然收缩并扭曲，施加足够的力以与作为致动器探索的其他材料竞争 - 这些装置可以执行某些活动，例如控制阀门，研究人员最近发现了一种称为“超收缩”的蜘蛛丝属性，其中纤细的纤维可以随着水分的变化而突然收缩。新的发现是，不仅螺纹收缩，它们同时扭曲，提供强大的扭转力，相关研究结果发表在Science Advance》杂志上。

“我们最初偶然发现了这一点，我们想研究湿度对蜘蛛拉丝的影响。”为此，他们将一根砝码悬挂在丝绸上制成一种摆锤，并将其封入一个可以控制内部相对湿度的室内。 “当我们增加湿度时，钟摆开始旋转。这超出了我们的预期。”

【3】Science：重磅！开发出感知压力和让分离的蟑螂腿移动的人造神经

doi：10.1126/science.aao0098

尽管可能是了不起的工程技术，但当今的假肢装置可能无法让人类大脑感到满意。瑞典隆德大学神经生理学家Henrik J？rntell表示，“如果你有一只假手. . .你能够以一种非常粗暴的方式控制它，但它没有给出任何反馈，那么它对病人来说就变成了更大的精神负担，并且他们通常在一段时间后会将他们的假体放到架子上。”

来自美国斯坦福大学等机构的研究人员报道了首个能够检测压力的人造神经，在将这种人造神经连接到蟑螂的一只分离的腿上后，它甚至能够让这只分离的腿移动。这些作者们提出类似的传感器可能有朝一日整合到假肢中，从而使得它们能够向用户传递触摸信息，相关研究结果发表在Science期刊上。模拟复杂的生物感觉神经系统（包括神经网络中的所有功能元素）仍然是一个巨大的挑战，这种新的人造神经系统是在这个方向上迈出的一大步，能够潜在地用于改善物体识别的空间分辨率和良好的触觉信息处理，如纹理识别、区分物体边缘和强健的盲文阅读。

【4】Science：重磅！将人干细胞植入到人造小鼠卵巢中产生人卵子前体细胞

doi：10.1126/science.aat1674

在一项新的研究中，来自日本多家研究机构的研究人员利用人类干细胞成功地在人工小鼠卵巢内部产生了人卵原细胞（oogonia），相关研究结果发表在Science期刊上。作为生殖研究的一部分，科学家们一直在努力实现利用干细胞制造人类卵子的目标--做到这一点将让那些不能自然产生卵子的女性以另一种方式制造它们。但是实现这一目标一直是一条艰难的道路。研究人员面临着道德和生物挑战。但是，尽管存在这些困难，过去的研究工作已表明，利用干细胞制造小鼠卵子并用小鼠精子加以受精是有可能实现的。这项新研究取得的成功表明着在人类中做同样的事情也是可能的，不过到目前为止，还没有人能够圆满完成。在这项新的研究中，这些研究人员取得了一项里程碑突破：利用植入到非常类似于小鼠卵巢的人工小鼠卵巢中的人类干细胞制造出人类卵子的前体细胞。

这些研究人员报道，他们的工作始于利用经过验证的技术将人血细胞转化为诱导性多能干细胞（iPS细胞）。接下来，他们使用胚胎细胞构建出了非常类似于小鼠卵巢的人工小鼠卵巢。之后，他们将这些iPS细胞植入到人工小鼠卵巢中，让它们孵育数月。他们报道，最终，这些ips细胞生长成处于不同生长阶段的具有卵母细胞特异性特征的物质，即人卵子的前体细胞。他们还报道，他们计划继续开展他们的研究，希望将他们的卵原细胞发育成卵子。他们还有计划涉及做同样的事情以便制造出精子。

【5】Nat Chem Biol：人造胰岛细胞能够响应高血糖环境分泌胰岛素

新闻阅读：Researchers design synthetic beta cells to secrete insulin in response to high blood sugar

目前治疗I型糖尿病以及一些II型糖尿病都需要长期性的、痛苦的胰岛素注射过程。然而，最近来自北卡洛琳娜大学的研究者们开发出了一类更加对患者友好的治疗方法：一类能够响应血糖变化自动分泌胰岛素的人工胰岛细胞。这些人工胰岛细胞（artificial beta cells，ABC）模拟了机体自然的血糖控制功能。通过皮下注射的方式将这些细胞注入患者体内，每隔几天更换一次，或者利用更加无痛的皮肤贴进行给药。

根据发表在《Nature Chemical Biology》杂志上的一篇文章，缺乏胰岛细胞的小鼠在单次注射ABC之后，体内的血糖含量快速回复到了正常水平，持续时间能够长达5天。

【6】Nat Commun：子宫外维持早产动物发育时间获得新突破，人造子宫还有多远？

doi：10.1038/ncomms15112

近日，一项刊登在国际杂志Nature Communications的研究报告中，来自国外的研究人员通过研究报告了一个可在外部人造子宫中维持超早产羔羊生存的系统。试验中的羔羊存活了四周，是迄今为止子宫外装置维持动物稳定机能的最长时间。

通过良好的新生儿重症监护，23周龄及以上的人类早产儿的存活率已经得到了提高，但超早产仍然是新生儿死亡和致病的一个重要原因。然而，设计能在超早产新生儿中延长妊娠的体外系统的尝试目前仍未成功。研究者Alan Flake及同事开发了一种封闭的流体人造环境，这一系统由一个聚乙烯薄膜袋及通过脐带接口连接的氧气回路组成，能模拟子宫内的环境。作者用超早产羔羊（在生物学上与妊娠23-24周的早产儿相当）测试了系统。

【7】Nat Materials：人造视网膜或可给数百万盲人患者带来光明

doi：10.1038/nmat4874

最近，研究者们通过一种视网膜移植的手术让大鼠的视力恢复了正常，这一疗法将来可以用于临床治疗。这一移植手术的机制在于将光信号转变为电信号用以刺激视网膜神经元，这一技术可以为数百万名视网膜退行性疾病患者带来光明

视网膜是位于眼睛背部的，由数百万光敏感受体构成的结构。然而，有240个基因的突变会导致视网膜的退化。不过，虽然这些光敏感受体细胞死亡，但视网膜神经元却没有受到损害。由于视网膜神经元完好而具备完整的功能，此前的研究已经成功地通过用仿生学的眼部设备处理视网膜色点，并用光照激活神经元细胞。另外一些研究者们则利用CRISPR/CAS基因编辑系统修复致盲的基因突变。

【8】Nat Biotechnol：人造心脏起搏细胞试验成功

doi：10.1038/nbt.3745

近日，来自加拿大多伦多McEwen再生医学中心（McEwen Centre for Regenerative Medicine）的科学家们做出了一项突破性的发现——通过诱导人多能干细胞，他们在体外用细胞组成了“心脏起搏器”，并在大鼠实验中成功激起了心脏跳动。这项突破性的研究也发表在了《自然》子刊《Nature Biotechnology》上。

心脏可谓是人体中最“劳碌”的器官，在人的一生中从不停歇地跳动。心跳产生自心脏中一个叫做窦房结的部位的起搏细胞，这些细胞能够自发产生动作电位并传导至整个心脏，引起心肌细胞有规律的收缩，从而产生心跳。当这些细胞发生病变时，就会出现心律失常等心脏病。

目前治疗这类心脏病最有效的手段是植入起搏器，通过人工产生的电脉冲来控制心脏的跳动。在中国，大约有50万名人工起搏器使用者，并且这个数字在迅速增加。但是人工起搏器也有许多的问题，最大的问题是它需要通过电池来产生电脉冲，电池的平均寿命大约是7年，也就是说，患者每隔7年需要再接受一次手术来更换电池。此外，对于儿童患者来说，人工起搏器并不能跟着心脏的生长而做出相应的改变，因此可能需要更频繁地更换起搏器。

【9】Nat Commun：实验室开发人造血管 移植后可在大型动物体内生长

doi：10.1038/ncomms12951

最近明尼苏达大学的研究人员取得一项突破进展，他们将实验室内通过生物工程技术开发的人造血管成功地移植到小羊羔体内，并且移植血管自身还能够继续生长。如果该结果能够在人体上得到证实，这些人造血管可以使一些患有先天性心脏缺陷的儿童避免进行重复手术。这项研究发表在国际学术期刊Nature Communication上。

在这项研究中，Robert Tranquillo教授及其领导的研究小组首先利用供体羊的皮肤细胞获得了血管样的软管，之后再将供体细胞移除将发生免疫排斥的可能性降到最低。这也意味着这些人造血管可以在体外进行保存，在需要的时候进行移植，不需要加入任何经过工程改造的细胞就能够在受体体内生长。当把一段人造血管移植到一只羊羔体内，血管样软管会被受体自身的细胞重新填充，人造血管得以继续生长。

【10】Stem Cell Rep：利用iPS成功构建功能性人造表皮

doi：10.1016/j.stemcr.2014.03.009

近日，伦敦大学国王学院和旧金山Veteran Affairs Medical Center (SFVAMC)为首的国际研究小组利用人类诱导多能干细胞（ipsC）和胚胎干细胞生成了角质细胞（keratinocyte），开发出第一个实验室制造的表皮（皮肤最外层），新人造表皮的渗透屏障功能性类似于真正的皮肤，提供了一个具有成本效益的替代实验室模型，用于测试药物和化妆品，也有助于制定稀有和常见的皮肤疾病的新疗法。

表皮是人体皮肤的最外层，在宿主和它的外部环境之间形成保护界面，防止水漏出以及防止微生物和毒素进入。组织工程师们之前利用组织工程技术构建人造表皮，但人造表皮缺乏功能性屏障，药物测试受到局限。（生物谷Bioon.com）

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