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“疾病之王”糖尿病:细数它的过去现在和未来(22)

发布:2015-11-21 11:57 | 来源:第一健康网 | 查看:
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摘要: 先不说全人工制造的器官了,这个目前为止还更多的是科幻作品的内容。比如人类制造的能部分替代肺功能的呼吸机、能部分实现血液透析功能的人工肾等等,目前的体积和构造都还没有一点点人类的影子,更不要说放到体内

先不说全人工制造的器官了,这个目前为止还更多的是科幻作品的内容。比如人类制造的能部分替代肺功能的呼吸机、能部分实现血液透析功能的人工肾等等,目前的体积和构造都还没有一点点“人类”的影子,更不要说放到体内治疗疾病了。

一个容易点儿的思路可能是利用人体细胞重建人体器官,这个方案至少理论上可以借助大自然这个“搬运工”。

要知道,我们身体里的所有器官,当然也包括胰腺在内,都是从一个名叫受精卵的细胞分裂而来的。因此从一个能够分裂增殖的人体细胞(我们一般叫它“干细胞”/stem cell)制造出一个功能完整的胰腺倒并非天方夜谭。

但是尽管如此,虽然如今在实验室让干细胞分裂,产生更多的细胞并非难事,但是人类还没有能力在实验室里制造哪怕是一块有完整功能的有机组织。

这里面的原因其实也不难理解:人体的组织有着精密的结构,并非一大堆细胞堆积在一起就能叫做胰腺,别忘了我们讲过胰腺的构造,腺泡细胞和胰岛细胞功能迥异,但是结构上包裹在一起,而胰岛内具有多种细胞,包括分泌胰高血糖素的阿尔法细胞和分泌胰岛素的贝塔细胞。

这样复杂的构造是在十月怀胎的发育过程中缓慢形成的,要想在实验室里完整地模拟真是谈何容易!

为了跨越这个从单个细胞到成形组织之间的天堑,至少可以有两个不同方向的策略。

第一个办法是,放弃幻想,不要奢望能制造出一个和天然胰腺从内到外都不差分毫的胰腺了。干脆想办法用人体细胞制造一个哪怕难看一点,但是足够好用的人工胰腺就行。

人们在这方面其实倒是已经有一些技术的积累了。

比如说读者们可能听说过的人造耳朵的故事。科学家们可以用某种人工材料造出一个“支架”(可以是钛合金,也可以是某种容易降解的人工材料),之后将干细胞“接种”上去,经过一段时间的悉心培育,细胞就能布满整个支架表面并形成耳朵模样的结构了。

当然我们要知道,人造耳朵并不需要什么复杂的结构和功能,它的发明很大程度上是为了美观的需要,而人们制造胰腺却是指望它能精准分泌胰岛素的!

即便如此,在新的地平线上我们还是能看到一些曙光。比如说,美国一家名为Viacyte的公司开发了一种人工胰腺,至少能在某种程度上模拟出胰岛素分泌的功能来。

这家公司的技术原理说来也简单,他们利用人体的胚胎干细胞在培养皿里进行定点培养,让这种细胞大量分裂并分化,之后将这些细胞装在一个几厘米长的小盒子里植入皮下,这么一个人工“胰腺”就完成了。

Viacyte公司的革命性产品Encaptra的工作原理: 简单来说,Encaptra就是制造一个容器,使得蛋白质和血糖小分子能够通过,而细胞无法通过,并在里面接种上能够分泌胰岛素的贝塔细胞。这个容器植入身体之后,贝塔细胞就可以监测身体的血糖变化,同时灵敏地调节胰岛素分泌。与此同时,这个容器一方面能够防止贝塔细胞流失,一方面阻止了人体免疫细胞的进入。目前,Encaptra正在接受临床试验。(图片来自)

拜托,这么个白色的小盒子哪里像胰腺啊?

确实不像,而且实际上开发者们也没有打算让它“像”。他们唯一在乎的就是这种小装置能否分泌胰岛素。

实际上这种名为VC-01的技术带来的震撼是颠覆性的。白色的小盒子里装载的细胞在在植入人体后,能够在体内各种环境的刺激下最终成为贝塔细胞,从而能够合成和分泌胰岛素。

更重要的是,这个看起来普通的白色小盒子其实四面都是细密的滤网,具有很好的透过性,能让类似于氧气、血糖、蛋白质的分子进出盒子,因此盒子里的细胞能像真正的贝塔细胞那样密切监测血糖水平并调节胰岛素分泌,而胰岛素分子也可以顺利地逃出盒子在身体各处发挥作用。

怎么样,听起来不错吧?

Viacyte公司的副总裁麦克?斯科特(Michael Scott)手持Encaptra的容器,名为PC-01。我们可以看到,PC-01体积很小,仅有几厘米长。(图片来自)

别急。肯定有读者会发现里面的问题:你刚刚讲过“异体排斥”的问题,说“别人家”的器官会引发免疫反应甚至导致死亡。可是Viacyte这个白色小盒子里装的,应该也是别人家的细胞吧?是不是也会引起严重免疫反应呢?如果是这样的话,这种技术好像也不高明嘛。

没错,确实是别人家的细胞。

Viacyte用到的胚胎干细胞目前还只能从“别人家”来(除非患者出生的时候保留了脐带血干细胞,这样的话也许可以用自己本人的细胞)。

但是这个不简单的白色小盒子还有一个重要的功能,它四面滤网上的滤孔直径很小,能够允许几纳米大的蛋白质、血糖这样的分子通过,但是不允许几微米大的细胞通过。因此人体的免疫系统根本没有机会进入盒子接触到里面“别人家”的细胞,因此也就成功的避免了免疫反应的发生。

怎么样,听起来是不是确实很巧妙?

第二个办法听起来就更巧妙了。

既然异体移植导致的免疫反应总是一个需要面对和解决的问题,那干脆看看能不能把身体里的一部分多余细胞变成胰腺贝塔细胞吧,这样的细胞是如假包换的“自己的”细胞,绝对不需要担心异体排斥的问题。

而这个办法背后的挑战也是巨大的。

要知道,人类身体中的各种功能细胞,从负责胰岛素分泌的贝塔细胞、看见世界的视网膜细胞,到专门负责长发飘飘的生发细胞,虽然都是从一个受精卵分裂而来,携带着一模一样的遗传信息,但是不管从位置上还是从长相上都差异悬殊。而这种悬殊的差异背后是细胞内成千上万蛋白质分子的差异化功能,也意味着在任意两种细胞类型之间转换是非常困难的。

不过随着人们对细胞分化过程和干细胞生物学的深入研究,在制造“自己家”胰腺的道路上也有了不少闪光的发现。咱们长话短说,就讲在这个方向上做出了重要贡献的一个人吧,道格拉斯?米尔顿(Douglas A Melton)。

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