人工肺移植全球首例,活體豬實驗成功

作者 | 發布日期 2018 年 08 月 11 日 12:00 | 分類 生物科技 , 醫療科技 follow us in feedly

最近,有研究團隊表示,他們在活體豬身上成功完成人工肺移植實驗。或許在不久的將來,人工肺就能成為肺部器官移植的解藥。



人工肺或許是解藥

在美國,每年都有數千名以上的患者接受肺部器官移植。然而,經過移植的器官組織很脆弱,患者的 5 年存活率只有 50%~60%。

器官移植的問題,除了病患需要經過長時間等待才能排到順位,好不容易等到了可以移植的活體器官,還需要擔心病患的免疫系統會不會排斥新的器官。為了要降低病患體內出現排斥反應,服用免疫抑制劑還有可能提高病患感染的風險。

上述種種因素,讓不少需要進行器官移植手術的病患,不是在等候補的時候過世,不然就是在接受移植之後出現併發症狀。為了解決上述問題,人工肺或許是解藥。

人工肺移植成功首例

2014 年,德克薩斯大學醫學分部(University of Texas Medical Branch,UTMB)的研究團隊,在研究室裡成功打造出人工肺。

近日,同一組研究團隊在《科學轉化醫學》發表的文章中指出,他們已經成功將人工肺移植到活體豬身上。而這也是人工肺成功移植到活體生物的首例。

▲ 研究團隊打造人工肺的流程圖,右上角的 C 和 D 為「豬肺支架含豬肺細胞」放進生物反應器的樣貌。(Source:Akos Nyerges

小動物移植失敗

在過去,曾經有研究團隊嘗試在小型動物進行人工肺移植手術,但最後這些小型動物都因血管組織或肺水腫(oedema),而在移植後數小時內死亡。

為了要改善這個問題,研究團隊的德克薩斯大學醫學分部麻醉科醫師科提拉(Joaquin Cortiella)表示,他們在移植之前,已先讓人工肺發展出更完善的血管分布(vasculature),才進行這次移植手術。

先用死豬肺打造蛋白支架

人工肺製作時必須先取下一整個死豬肺,再利用糖和特殊的清潔劑將既有的豬肺細胞、血管洗掉,只留下豬肺的膠原蛋白、彈性蛋白等蛋白質組成的豬肺支架。

在生物反應器靜待 30 天

接著,研究人員取出等待器官移植的豬的幹細胞,並移植到這個豬肺支架裡,整組「豬肺支架含豬肺細胞」在研究團隊特製的生物反應器(bioreactor)裡面接受生長因子刺激 30 天後,就能讓這個人工肺發展出血管和肺泡組織。

▲ 運轉中的生物反應器。人工肺在生物反應器靜待 30天後,就能長出血管和肺泡組織。(Source: SynerG Media

移植後還要進一步追蹤

人工肺成功移植到活體豬體內後,研究人員利用電腦斷層造影(Computed Tomography, CT)和核磁共振攝影(Magnetic Resonance Imaging,MRI)進一步追蹤人工肺移植到豬體內後的發育情形。

沒有排斥,還多了微生物聚落

結果發現,這些豬移植完人工肺之後不但沒有出現排斥反應,人工肺的血管和肺泡組織還在豬體內持續發育了 2 個月,在這些人工肺部形成了肺部微生物群聚落。

諾丁漢特倫特大學科學與科技學院的教授杭特(John Hunt)解釋,這表示人工肺促進豬體內的血液供應,進而使肺部微生物群能形成聚落。

2 個月的時間不夠發育

然而,這次的實驗只有替 4 頭豬進行人工肺移植。而實驗設定上,這 4 頭豬分別在移植後 10 小時、2 週、1 個月和 2 個月執行安樂死,這是為了讓研究人員仔細檢查人工肺完成移植後的發育情形。

研究團隊的內科醫生妮可拉斯(Joan Nichols)表示,雖然人工肺移植之後,這些豬體內的血氧含量達飽和,但「我們沒有辦法評估人工肺提供多少氧氣給這隻動物」,且 2 個月的時間不足以讓人工肺發育完全。

▲ 研究團隊的妮可拉斯(中)和科提拉(右),他們正在接受地方電視台採訪。(Source:UTMB Health

理想實驗要超過一年

妮可拉斯也說,如果要證明這些動物是否能仰賴人工肺提供的氧氣生存,就需要再次進行同樣的實驗。

她表示,理想的人工肺移植實驗要讓人工肺移植豬在移植之後存活 6~12 個月,再關閉豬原本的肺部功能,這樣對人工肺移植豬來說比較不會造成傷害,如果這些人工肺移植豬在關閉原本肺部功能還能存活,這才能代表人工肺足以讓生物體存活。

缺資金,也缺生物反應器

研究團隊的科提拉說:「我敢說,在 5~10 年後你會在某個地方看到某個人獲得了人工肺。」「我們真正需要的是適當培育出組織的生物反應器。」

妮可拉斯也說,如果他們能募到足夠資金,就能進行接下來的臨床實驗。她說:「這個計畫花了 15 年才走到今天,我們很高興我們做得很好。」

「但我們現在已經累了。」

(本文由 地球圖輯隊 授權轉載;首圖來源:UTMB

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