「生物反應器」裝置 有望治療脊髓損傷






美國科學家研發出一個具有變革意義的裝置——「生物反應器(bioreactor)」,有助於殘疾蛙再生四肢。這一研究成功可能將應用於人類的脊髓損傷治療。研究發表在了《細胞報告》期刊上,介紹了一種新的測試‘電子療法’或細胞刺激療法的模型。

科學家們用成年水生非洲爪蟾來進行研究。他們表示, 「生物反應器」是通過激素孕酮來促進四肢的再生。該研究的資深作者、塔夫茨大學發展生物學家Michael Levin博士說,成年蛙若是沒了四肢,充其量只能長回一點,而且又薄又軟。他說:「在我們的實驗中,這些蛙經歷了非一般的再生反應,長出的四肢與上述情況相比更大更堅固。」

科學家們以矽為原料,3D列印出生物反應器,並用水凝膠對其進行填充。水凝膠與水合性質的絲蛋白結合,在添加孕酮前能起到增強愈合與再生效果的作用。

研究人員將青蛙分成三組:實驗組、控制組與假模組。實驗組和假模組的青蛙在截肢後立即裝上生物反應器。實驗組青蛙的生物反應器將孕酮釋放至截肢處。無論任何情況,都要在24小時候將反應器取下。在9個半月的實驗過程中,需要定期觀察實驗組青蛙的情況。觀察發現,生物反應器對肢體再生程度有促進作用,而其它組並沒有這種現象。

生物反應器的促進作用不僅體現在速度,還體現在發育程度:肢體的再生形狀與正常肢極其相似。Levin博士說:「生物反應器為傷口愈合提供環境支持,使其能夠像胚胎發育那般。簡單的應用就促進了幾個月來傷口愈合和肢體發育情況。」Levin博士及其團隊進一步觀察發現,實驗組青蛙的再生肢體與對照組及假模組的相比更厚,骨骼更成熟,神經及血管發育也更健全。

研究小組還通過對青蛙在水槽中的錄像分析,發現實驗組的青蛙的遊泳能力更接近健康蛙。進一步分析表明,該生物反應器改變了截肢部位細胞中的基因表達。博士還說,對基因表達的影響包括氧化應激,血清素能信號轉導,以及白細胞活性上升,其它信號相關信號活性下降。

研究人員還觀察到,實驗組青蛙的結疤變慢、免疫反應變慢。這表明孕酮抑制了身體對傷口的自然反應,對再生過程有益。塔夫斯大學萊文實驗室的神經科學家Celia Herrera Rincon博士說:無論是促進再生,還是針對腦功能,孕酮的作用都是局部的、針對特定組織的。我們主要想證明的是:也許肢體再生離我們並不遙遠。