蛛絲蛋白具有高強(qiáng)度,高模量,并被廣泛用于醫(yī)學(xué)研究,最近研究人員發(fā)現(xiàn)其可以作為再生心臟組織的支撐材料,這一發(fā)現(xiàn)也解決了人造心臟的最大挑戰(zhàn)。如果研究順利,未來人類有望通過自身組織細(xì)胞再生心臟。
最近有很多關(guān)于蜘蛛絲是多么神奇的材料的討論,并且很快會(huì)發(fā)現(xiàn)它被用于從電子產(chǎn)品到超強(qiáng)面料的各個(gè)方面。現(xiàn)在,又有一個(gè)讓我們對(duì)蜘蛛絲感到興奮的因素,醫(yī)生可能在某一天會(huì)用蜘蛛絲再造一個(gè)全新的心臟。
在體外培養(yǎng)新的器官和組織是生物醫(yī)學(xué)研究的前沿領(lǐng)域。你可以想象:如果醫(yī)生可以通過病人自己的干細(xì)胞培養(yǎng)出移植用心臟或腎臟,那病人就不需要再為找到一個(gè)合適的捐贈(zèng)者而煩惱了,免疫排斥的風(fēng)險(xiǎn)也會(huì)降到零。但要達(dá)到這一水準(zhǔn)我們還要做很多研究。
最大也是最起始的挑戰(zhàn)就是找到一種用于培養(yǎng)器官組織的支撐材料,這種材料必須是無毒的,對(duì)細(xì)胞生長(zhǎng)無妨礙作用的,更重要的是不會(huì)被自己的身體所排斥,事實(shí)證明,這將是一項(xiàng)相當(dāng)艱巨的任務(wù)。
心臟組織細(xì)胞在一個(gè)用熒光著色標(biāo)記的基體中生長(zhǎng)
但是正如最近發(fā)表在《PLOS ONE》上的一篇研究所描述的,用于構(gòu)建蜘蛛網(wǎng)鏈的基因工程蛋白纖維可能滿足培養(yǎng)人類心臟組織的要求。蜘蛛絲蛋白纖維已經(jīng)在作為一種非常有效的培養(yǎng)肌腱和軟骨的基質(zhì)中得到證明。莫斯科物理和技術(shù)研究所的研究人員決定研究在實(shí)驗(yàn)中通過轉(zhuǎn)基因酵母細(xì)胞培養(yǎng)的蜘蛛絲蛋白是否也能被用作培養(yǎng)卡爾菌——一種心臟組織的細(xì)胞。
在他們的實(shí)驗(yàn)中,研究者通過幼鼠的卡爾菌培育了一種蜘蛛絲蛋白纖維基體。3到5天內(nèi),一層心肌細(xì)胞形成。后續(xù)的測(cè)試證明這種組織能夠像正常的心臟組織一樣進(jìn)行同步電脈沖。
我們能夠以任何形式的人工支架培植完整的人類心臟可能還需要一段時(shí)間,但令人激動(dòng)的是,可以看到我們正在朝著這一目標(biāo)不斷前進(jìn)。如果通過蜘蛛絲網(wǎng)縫合一個(gè)人工心臟的想法聽起來令人毛骨悚然的話,那么你肯定不了解這一點(diǎn):蜘蛛絲蛋白纖維的強(qiáng)度是鋼的5倍,彈性是尼龍的2倍。如果有這樣的人工心臟的話,那聽起來倒像是對(duì)心臟的一個(gè)升級(jí)。
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