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科学家成功研发出三维大脑类器官

2018-06-14 16:57:40 文/信息化观察网 作者/编译

美国卫生与公众服务部(HHS)将再生医学称为“次代医疗卫生革命”,像安东尼·J·阿塔拉博士等科学家希望通过再生医学的医疗潜力,能够给医疗卫生产业带来革命性改变。“我们遇到了很多的挑战,但是我们都乐观地认为这个领域对人类健康所产生的重要影响,”维克森林大学再生医学研究所所长表示,“我们相信再生医学在当前的时代中,能够对公共卫生产生普遍的影响。”

他们进行了许多第一次的尝试,在阿塔拉博士担任所长的维克森林大学再生医学研究所中,有超过300名科学家都致力于将再生医学科学翻译成临床疗法,这些科学家来自生物医学与化学工程、细胞分子生物学、生物化学、药理学、生理学、材料科学、纳米技术、基因组学、蛋白质组学和外科与医学,阿塔拉博士是一名泌尿科医师。

近期,维克森林大学再生医学研究所的科学家研发出了一个三维大脑类器官,能够在药物发现与疾病建模中提供潜在的应用。“这是第一个和普通人类大脑极为相似的组织工程,它有普通器官中的六个主要细胞种类,包括神经元与免疫细胞。”阿塔拉说道。

《Scientific Reports》(阿塔拉是该期刊的资深作家)在5月份发布的一项研究表明,维克森林大学再生医学研究所的研究人员报告称他们的“三维大脑类器官已经有了一个完全基于细胞、自然的、并且有和普通人类大脑类似的功能性障碍,例如血-脑屏障。”

血-脑屏障是一个半透膜,能够将大脑内的循环血液分开,保护其不受会使人生病或者受伤的外部物质的“入侵”。维克森林大学再生医学研究所的研究发现是很重要的,因为“这一模型能够帮助更好地理解血-脑屏障中的疾病机理、药物能否通过屏障、以及药物通过屏障后悔带来什么样的药物反应。”

维克森林大学再生医学研究所的博士生,兼该期刊的联合作家古德维尔·恩佐说:“使用组织工程模型能够提供一个平台,用于了解血-脑屏障和其功能的基本原理,以及化学物质在通过这一屏障后会有什么样的效果。”

阿塔拉说这一模型的开发加速了药物研发和筛查,既可用于神经系统疾病,也可用于治疗艾滋病,其中病原体隐藏在大脑中,避免了目前无法穿过血-脑屏障的治疗方法。它也能够对神经系统疾病进行建模,例如艾滋海默综合征、多发性硬化症和帕金森,因此研究人员能够更好地了解治疗方式和治疗进度。

“由于我们并没有用于测试的类似人类组织的组织模型,所以我们缺乏有效的疗法而且研发药物的成功率低,”阿塔拉说道:“类似三维大脑组织等组织工程能够推动医疗技术的发展,从而提供更加有效的治疗方式,改善人们的生活。”

维克森林大学再生医学研究所的科学家需要使用大脑类器官来模仿中风,为了衡量血-脑屏障的损伤,并且通过大小分子成功测试了模型的渗透性。

维克森林大学再生医学研究所也进行了一项长达5年,投资2000万美金的研究,将先进制造应用到再生医学领域。阿塔拉说这一目标是为了加快病人能够使用替代组织和器官。

“就像是发明了汽车装配流水线,降低了生产成本,也让汽车更加普遍,再生医学领域必须开发出标准的生产过程来成功地使替代组织和器官的应用空间更加广阔。”

维克森林大学再生医学研究所的公私合作伙伴美国陆军医学研究与装备司令部在2017年3月份授予维克森林大学再生医学研究所成立的非盈利组织“再生发展组织”1000万美金的奖励。维克森林大学再生医学研究所成立的一个拥有40名成员的组织,即再生制造创新联盟(RegMIC),是由非盈利组织、学术和再生医疗产业领袖组成的,目的在于确保新疗法顺利过渡到市场,包括同政府机构合作来制定标准以及解决常规问题。

参与MTEC项目的再生制造创新联盟成员有:学术合作伙伴莱斯大学和佐治亚理工学院的马库斯细胞表征与制造中心,以及行业合作伙伴Abbott Vascular、FlowMatrics、Histogen、MilliporeSigma、Orthokinetic Technologies LLC、Panasonic Healthcare、PepGel LLC、RoosterBio Inc.、ThermoFisher和Tissue Testing Technologies,LLC。

“再生医学疗法已经通过临床试验使小部分患者受益,”阿塔拉说: “虽然还有很多工作要做,但该领域正处于一个临界点。如果我们要为患者提供高质量,高性价比的治疗方法,那么现在是开始开发制造过程的关键时候了。行业和学术研究人员之间的合作也增加了成功的机会。”

阿塔拉表示,再生制造创新联盟的长期目标是建立一个可供研究人员和再生医学公司使用的,且经过验证的流程和材料库,并补充说,访问这些信息将有助于标准化制造流程并加快审批新疗法。

原文作者:Robin Seaton Jefferson

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