科学家如何培育出可定制的人工肺

在美国，需要新肺的患者平均要等待一年多才能获得器官。这通常太长了——2009 年有 237 名移植名单上的人死亡。然而，细胞再生的最新进展有朝一日可以让患者在短短一个月内为自己“捐献”一个健康的肺。

今年夏天，科学家在老鼠身上演示了第一个功能性替换肺。该技术遵循了再生医学的标准做法，但肺是迄今为止复制的最复杂的器官。耶鲁大学生物医学工程师 Laura Niklason 的团队切除了一只老鼠的肺，剥离了细胞，留下了一个由胶原蛋白和其他结缔组织组成的无生命支架。他们将从其他老鼠身上采集的可塑性肺细胞接种到支架上，这些细胞繁殖形成新的气道和血管。经过仅仅八天的生长，肺就被移植到其他老鼠身上，在那里，它们的血液含氧量达到了 95%，就像一个正常健康的器官一样。

定制人肺还需要数年时间。为了防止患者的免疫系统攻击新器官，医生需要用患者自身细胞进行重新接种步骤；Niklason 的团队甚至无法用大鼠做到这一点。尽管其他研究人员在其他细胞类型上取得了进展，但弄清楚如何生产能够发育成正确类型的肺细胞且不会形成肿瘤的成体干细胞已被证明是困难的。Niklason 认为她需要大约 20 年才能使人肺恢复活力，但她打算坚持下去。正如她所说，“我从事这项工作并不是为了为大鼠制造肺。”

如何重塑肺

第一阶段：剥离
科学家将老鼠肺脏装满清洁剂，去除肺脏中的细胞，只留下无生命的胶原蛋白支架。然后将其放入标准的富含营养的液体中，以促进细胞生长。

第二阶段：建立航线
科学家将从幼鼠肺中提取的上皮细胞泵入气管支架，气管支架通向其他空气道。细胞粘附在支架上并繁殖形成支气管、细支气管和肺泡，这些微小的气囊与血液交换氧气和二氧化碳。

第三阶段：建造容器
制造血管的过程也类似。这一次，从大鼠肺脏中提取的内皮细胞被注射到肺动脉的支架中。这些细胞生长形成肺的静脉、动脉和毛细血管。