再生醫學系列(三):甜甜的器官

2019-04-30T10:45:42+08:002018-01-05|最新文章, 健康新知|
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黃聖筑/專題報導

盧克· 馬塞拉(Luke Massella)本來是個健康的小男孩,但他罹患了一種先天性疾病,讓膀胱無法正常運作,連帶影響到腎臟的功能。10歲時,盧克的腎臟完全罷工了,他可能需要終生接受血液透析治療,幫助把身體所代謝的廢物和有毒質過濾清除。

盧克:我曾因為生病,嚴重得無法上學、無法下床。下課打一下籃球,就覺得快要昏倒,就算回到教室也覺得很不舒服,所以我根本無法出門,這真的很悲哀。我一輩子都要接受血液透析治療,所以也不敢思考未來會怎麼樣?接受再生醫學的器官移植手術後,生命變得美好多了。高中時,我居然可以練習摔角,甚至成了摔角隊長,真棒!我可以像正常小孩一樣和朋友相處,過生活。因為醫生用我的細胞製作了膀胱給我,它會一輩子跟著我,所以萬事ok了!

全新的膀胱

從小為了修復有先天問題的膀胱和腎臟,盧克動了15次手術,但是沒有一次有效。幸運的是,盧克遇到了再生醫學領域的尖端專家-安東尼·阿塔拉博士(Dr. Anthony Atala)。他從盧克的身上取出約半張郵票的一小片膀胱組織,從裡面「細胞培養」位於膀胱組織表層的肌細胞和尿道上皮細胞。

阿塔拉博士說:「膀胱雖然病變異常,但膀胱上的正常細胞還是有生命力。可以利用技術將正常細胞分離,再製造出一個新的膀胱!」約一個月後,研究者取出培養好的細胞,種在像外型像膀胱一樣的支架上,在放到一個模仿人體內部環境的烤箱形狀容器中。培養7週後,在實驗室製造的再生器官,被移植到盧克及另外6位有膀胱問題的4~19歲孩子身上。

膀胱移植後,科學家又對這些孩子進行追蹤5年的研究,驗證這些再實驗室以人工培養製造的再生膀胱,可以和一般人體中,正常的膀胱一樣運作。並將研究結果發表在知名國際醫學期刊《The Lancet》。

如果賈伯斯可以晚出生個幾年?

而眾所皆知的例子,2009年蘋果總裁賈伯斯被診斷為胰臟癌轉移肝臟,造成肝硬化末期。只有肝臟移植手術,才能救他。賈伯斯立刻簽署肝臟移植手術同意書,但人生而平等,就算貴為賈伯斯也無法行使任何特權,先行取得可供移植的肝臟。也由於等待的時間不敵肝癌細胞轉移的速度,雖然後來肝臟移植手術成功,但也只幫賈伯斯延長了約2年多的生命。

雖然,上述幫助盧克的人工培養再生膀胱證實可行,但人工器官依各部位的差異,還有年齡、疾病嚴重性及等待時間等問題,造成植難易度和術後成功率的差異,使科學家仍馬不停蹄的在再生醫學的領域尋求突破。

3D列印+糖模=甜甜的器官?!

阿塔拉博士在2011年TED演講時,展示了利用類似列印機,3D列印出人工器官的技術!他用精準的腎臟構造為藍圖,在3D器官列機的噴頭裡裝了細胞液,讓細胞一層一層依照器官構造,堆疊出和真實腎臟大小的人工腎臟。這種快速製造器官的方式,還不能供給人體使用,因為3D列印的腎臟裡面沒有血管和腎小管,無法供氧、移除廢物及收集尿液。

然而,美國賓州大學和麻省理工學院的研究小組卻解決了這個問題,研究小組的博士後研究員研究員米勒(Jordan Miller),在參觀人體標本與器官的世界展時,發現精緻的血管構造,是在血管裡面注射矽酮,得到血管的堅固模型後,再把多餘的器官組織溶解。但矽酮對人體而言具有毒性,或許可以用可溶解的物質來製造血管。但該用什麼物質呢?

米勒在去高檔餐廳吃到類似血管網狀的精緻高級糖製甜點後,有了靈感。可以用糖模作血管附著的骨架,而且只要用水,就可以輕易地在血管長好後,把不要的糖模骨架沖洗掉。於是他們改造了一台3D器官列印機,將特殊比例的糖絲混合物裝到噴嘴,製作出血管的骨架,接著再讓構成血管的細胞附著在骨架上,等自然血管生長完全後,再用水把糖溶解掉,就可以變成人體可用的血管,同樣的方法也可以製作腎小管等其他組織。

目前,研究小組利用這個「甜美的」方式,產出的一批有糖模製作血管的肝臟,放入老鼠體內,觀察人工再生醫學器官在體內運作的相容性和協調性,期待以此為基石,在未來可以研發出3D列印大型器官的科技。若再生醫學能的發展能更精進,人體器官可以快速訂製,賈伯斯還活著的話,或許會讓今日世界更文明!