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手术室里“量身定做”人工肝肾

来源:扬子晚报
摘要:原来,今天凌晨,一名30岁的青年男子,开车时遇到严重车祸,内脏器官受损严重。其实,现在的器官移植已经进入了“干细胞时代”。“干细胞”指的是人体中尚未发育成熟的细胞,它具有再生各种组织器官的能力。而现在,干细胞可以在体外诱导和分化成具有组织器官功能的细胞。...

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  如何用通俗易懂的话来表述医学在未来10年可能取得的发展?在接受采访时,鼓楼医院院长丁义涛对此略加思索后,决定对记者“想象”一场发生时间被设定在2018年的移植手术——



  2018年10月5日,天气不错,上午7点30分,刚刚结束查房的我,就被助手告知,马上有一场肝肾联合移植的手术。



  原来,今天凌晨,一名30岁的青年男子,开车时遇到严重车祸,内脏器官受损严重。要想挽回这条年轻的生命,必须立即为他进行肝肾移植。



  这里您可能要问了,为什么这么快就可以移植,难道不需要等待合适的肝脏和肾脏?其实,现在的器官移植已经进入了“干细胞时代”。“干细胞”指的是人体中尚未发育成熟的细胞,它具有再生各种组织器官的能力。而现在,干细胞可以在体外诱导和分化成具有组织器官功能的细胞。最早的时候,我们在实验室中,通过干细胞培育出了心肌细胞,在显微镜下,能看到具有活力的心肌细胞在怦怦地跳动。所以,目前,一旦病人需要接受器官移植,他就立即进入临床中心采用先进的体外辅助装置(比如人工肝人工肾),进行器官功能支持治疗。



  回到这个受伤青年的身上,上午7:30,鼓楼医院先进的计算机系统第一时间通知了医院的“组织器官供应库”。听这个名字就很有气势吧,对,在鼓楼医院这样的国家级医疗中心,就设有这样一个超大规模的专门的器官库!但是这并不都是现成的器官,其中冷冻储存着大量的可以多功能干细胞,我们通过它们来构造人工器官。



  7:33,器官库的免疫和分子生物学家通过对这名男青年免疫系统的检查,确定了适合他的人类白细胞抗原的类型,并绘制出了基因图谱。这里,大家可能会对“人类白细胞抗原”这个名词比较陌生。我们知道,在过去的骨髓移植中,配型问题是一大关键,如果供体和受体的人类白细胞抗原不同的话,就可能出现严重的排异反应。而我们这样做,也是在干细胞库中,根据患者的基因图谱,为他挑选最为匹配的干细胞。



  万事俱备,下一步,细胞生物学家就要争分夺秒地“造”器官了。在实验室中,我们可以模拟人体生长的环境,这些干细胞就像撒种子一样,在短短半个小时的时间内,被培育成一亿多个,同时被我们的科学家分化和诱导成为肝脏细胞和肾脏细胞,当然,这些都是为男青年这样的人“量身定做”的。



  就如同盖房子一样,细胞的扩展需要一个“脚手架”完成发育生长。我们的组织工程学家会将患者的三维CT数据输入电脑,通过CAD软件的处理,制备和这名男青年完全相同的肝肾模型。然后根据“模型”,将可降解的生物材料进行塑形,与他的缺损部位密切匹配。  这个模型就是组织支架,它由可降解的生物材料制成。如同钢筋混凝土进行浇注的过程一样。生物支架内部形成很多小的相互连通的腔室,科学家们将培育出的肝肾细胞“浇注”于生物材料支架上,细胞在众多小腔室内通过粘附作用驻扎下来,开始像蚕一样合成大量的细胞外基质。这样,一个完整生物人工肝和人工肾就“组装”完成。



  11:30,到达了流水线的最后一步,早已等候在手术室的外科医生,这个充满活力细胞的人工肝脏和人工肾脏,回植到患者体内,固定在缺损部位。整个手术过程只花了半个小时,人工肝和人工肾进入男青年体内后,立刻就开始正常工作。我们上面已经说了,这个器官是和患者完全匹配的,所以患者今后也不需要服用抗排异的药物。  



  这个支架到了人体内,以后会怎么样呢?其实,随着人工支架中的各个小腔室被填充完全,生物材料构成的“钢筋”逐渐降解成对人体无害的物质,各个房间之间逐渐打通,最终形成了不含生物材料、完全由病人自体细胞组成的各种组织或器官。



  本报记者  于丹丹



  换器官像换零件



  不是“妄想”!



  记者:我国器官移植技术在国际处于什么样水平?



  丁义涛教授:器官移植是现在医学里最先进、最重要、最尖端的领域。进入二十一世纪后,全世界器官移植有了飞速的发展,现在,当前国际上所有的移植手术,我国都能做,到2009年,我国累计开展器官移植超过10万例,成为仅次于美国的器官移植第二大国。



  记者:器官移植的发展方向是什么?



  丁义涛教授:器官移植与现代基础医学有着极其密切的关系。很久以来,人们一直梦想人体的组织、器官能像机器的零件一样能在工厂内生产,一旦体内的组织、器官出现问题,可以用“新的零件”更换。目前,干细胞研究的兴起为器官移植的发展开辟了新的道路,通过干细胞诱导分化结合组织工程构建的新型人工器官已经不是停留在构想阶段的蓝图,科学家的研究已经有了实质性的进展。



  记者:我们在生物人工肝研究上有哪些进展?



  丁义涛教授:南京大学肝胆研究所早在10年前就已经在离体干细胞培养和扩增,生物人工肝的构建、动物模型的制备等方面进行了深入的研究。我们开展了干细胞转化为肝细胞以及肝细胞与干细胞共培养构建新型生物人工肝的实验研究,获得了令人瞩目的成绩。相信这项具有自主知识产权的创新研究不久将使我们的病人受益。



  目前,我们的干细胞研究成果已经在体外培养出具有功能的细胞(如肝细胞和心肌细胞),当前的首要问题是如何与组织工程有机结合。随着临床医疗日趋规范化和路径化,我相信上述蓝图并非“空穴来风”。于丹丹



  这些医学突破就在眼前



  手术



  医生“动口不动手”



  病人已经麻醉,手术台边伸出了几个机器手臂,它们拿着手术刀等不同的工具。造影仪将病人需要手术的部位放大展示在电脑屏幕上。手术的所有准备工作已经做好。与此同时,大洋彼岸的美国一家医院内,金发碧眼的医生发出指令,南京医院内病床前的机器手臂随指令缓缓移动,一切有序进行,半小时后,手术成功。在2020年,这可能已经是医院的常规手术。



  省人民医院普外科副主任医师孙跃明介绍,5年、8年之后中国的临床医学很可能进入机器人手术时代。



  门诊



  微型B超取代听诊器



  门诊医生用听诊器诊断病情已有百年的历史,但这一传统做法可能在未来被小型手掌式的超声仪器所取代。



  东南大学附属中大医院放射科主任滕皋军教授介绍,这种仪器目前已有实体产品,取名“超声可视听诊器”。它只有巴掌大小,能提供更多的诊断信息。这种掌上B超将在未来十年内逐步走入家庭。



  患者还可通过借助远程会诊系统,将自己的病情及时反馈给主治医师、基于这一远程通讯手段,在未来,无论在地球的哪个角落,都可实现患者影像医学信息的即时传输与共享。即便是远在偏僻山村也可与医生建立同步实时联系。



  癌症



  肿瘤复发将被遏制



  “我们发现肿瘤细胞中有一种细胞对放疗、化疗均不敏感,那就是肿瘤干细胞,我们称之为SP细胞。”江苏省人民医院肿瘤中心主任束永前教授介绍,在整个肿瘤组织中,SP细胞约占1%-5%。但这种SP细胞是导致肿瘤转移、复发、耐药等的重要原因。



  束教授表示,预计在未来十年,治疗癌症的重点将由攻克95%的癌细胞转移到攻克这5%的SP细胞上来,针对SP细胞的靶向药物会大量出现,肿瘤耐药和复发的情况可能在将来由此得到遏制。



  有望不再依赖胰岛素



  糖尿病



  早在2007年,鼓楼医院对2位女性红斑狼疮患者进行异体骨髓间质干细胞移植治疗。这是国际上首次运用异体骨髓间质干细胞移植治疗红斑狼疮获得成功。目前,国内已经可以用干细胞移植治疗白塞病、肌炎、干燥综合征、内风湿关节炎、克罗恩病等多种自身免疫系统疾病。目前,鼓楼医院风湿免疫科主任孙凌云教授正在研究用干细胞移植治疗糖尿病,在1型糖尿病患者身上已经出现了明显的效果。而在未来10年,无论是1型还是2型糖尿病,都有可能通过干细胞移植技术进行治疗。



  试管儿可避遗传



  生殖



  江苏省人民医院生殖医学科主任、省妇幼卫生保健中心副院长刘嘉茵教授告诉记者,省人民医院正进一步展开“胚胎植入前遗传学诊断”的研究。通俗地说,医生可以对胚胎进行某些已知疾病的基因诊断,从而将带有疾病基因的胚胎淘汰。这项技术最大的受益人应该是有家族遗传疾病的家庭。比如说,如果某家族有基因疾病多发的情况,通过胚胎植入前遗传学诊断,这一类家庭能最大限度地避免有缺陷的后代出生。
作者: 2010-1-2
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