生物工程血管可在动物体内生长

科学家在《自然通讯》杂志今日发表的一项研究中报告称，移植到三只羔羊体内的人造血管与这些动物一起长大。这些移植物由皮肤细胞制成，成功取代了部分肺动脉，肺动脉负责将血液从心脏输送到肺部。如果这些生物工程动脉在人类身上发挥作用，它们可以让患有心脏病的儿童免于多次开胸手术。

“患有先天性心脏缺陷的儿童可能需要重新接通心脏管道，”明尼阿波利斯明尼苏达大学的生物医学工程师、本文共同作者罗伯特·特兰基洛 (Robert Tranquillo) 说道。“随着孩子每隔几年长大，之前植入的管道就不再足够大，必须更换。”

特兰基洛说，外科医生传统上依赖合成材料或尸体移植。他和同事们想设计一种适应性更强的移植物。他们从一种由皮肤细胞（成纤维细胞参与伤口愈合）和纤维蛋白（一种存在于血凝块中的蛋白质）制成的支架开始。在几周的时间里，研究小组引导绵羊皮肤细胞产生胶原蛋白，将组织结合在一起。

“当你有伤口时……纤维蛋白凝块会被胶原蛋白含量很高的物质取代，这就是我们要利用的，”特兰基略说。“我们从一种像果冻一样的材料开始，这种材料太脆弱，无法植入，最终它会变成一种由细胞产生的组织管，至少和天然动脉一样坚固。”

随后，研究小组洗去皮肤细胞，留下由不会触发羔羊免疫系统的蛋白质制成的移植物。研究人员随后将管子植入三只羔羊体内，并监测它们长大成人的过程。

羊羔体重增长正常，心脏似乎也正常工作。当这些动物快一岁时，科学家们检查了人造血管，发现它们变得更大，并呈现出天然肺动脉的弯曲形状。“它的机械特性与天然动脉基本没有区别，”特兰基略说。

羔羊自身的细胞也在移植物中安家落户，并分泌出弹性蛋白，这种蛋白在动脉中存在，赋予组织伸展和回缩的能力。而且移植物不会受到动脉瘤（血管膨胀并可能破裂）或钙化（组织中形成坚硬的矿物质结节）的困扰。

“事实上，我们在正确的位置获得了正确的细胞，产生了更多的胶原蛋白，并且弹性蛋白沉积，没有任何不良反应发生……这些都表明这种起始材料能够生长，”特兰基略说。“动脉似乎沿着正常的路径发育。”

未来，该团队希望在更多动物身上测试这些移植物，并证明人造血管可以从人类细胞中培育出来。他们还在测试他们的移植物是否能够自我修复，这将使它们对成年人有用。理想情况下，移植物将成为一种随时可用的工具，可以培育和储存，而无需为个别患者定制。

新的移植物比目前的替代品更昂贵。“但与多次开胸心脏手术相比，费用相对较小，”Tranquillo 说。“一次开胸心脏手术的风险已经足够大了。”