學(xué)家用硅材料3D打印出新型生物反應(yīng)器 或讓肢體再生

目前,，科學(xué)家最新設(shè)計一種生物反應(yīng)器,，可以通過“啟動”身體組織來修復(fù)截肢部位,，并在非洲爪蛙得以驗證,。這項研究發(fā)表在近期的《細胞報告》雜志上,。研究報告合著作者,、美國塔夫斯大學(xué)艾倫探索中心發(fā)育生物學(xué)家Michael Levin說：“通常情況下,，成年爪蛙只能重新長出一根沒有生物特征的細長軟骨刺，我們的手術(shù)就是激活它們從未出現(xiàn)過的再生反應(yīng),，從而形成更大,、更具結(jié)構(gòu)特征的附體。這種生物反應(yīng)器裝置引發(fā)非常復(fù)雜的肢體再生,，是生物工程師無法直接微處理實現(xiàn)的,。”

科學(xué)家使用硅材料3D打印這種生物反應(yīng)器,，在里面填充水凝膠,。他們在水凝膠中加入促進愈合和再生的蛋白質(zhì)，然后加入黃體酮,。黃體酮已被證實可以促進神經(jīng),、血管和骨組織修復(fù)。研究人員將這些爪蛙分成了3組：實驗組,、控制組和對照組,。在控制組和對照組中，當(dāng)爪蛙被截肢后,，立即對它們縫合了生物反應(yīng)器,。而在實驗組爪蛙中，不僅縫合了生物反應(yīng)器,，還要求生物反應(yīng)器將黃體酮釋放到截肢部位,。24小時之后,，所有爪蛙都被移除了生物反應(yīng)器。

他們在9.5個月的時間里不同時間段,，實驗組爪蛙的生物反應(yīng)器似乎引發(fā)了某種程度的肢體再生,，但在其他兩組中未觀察到該現(xiàn)象。Michael Levin說：“生物反應(yīng)器將對截肢傷口創(chuàng)建一個支持性環(huán)境,，身體組織可以像胚胎階段那樣生長發(fā)育,。非常短暫的生物反應(yīng)器應(yīng)用，載荷物質(zhì)將引發(fā)幾個月的組織和結(jié)構(gòu)生長,�,！�

此外，不同于控制組和對比組,，接受生物反應(yīng)器治療的實驗組爪蛙的再生肢體更結(jié)實,，骨骼更發(fā)達，神經(jīng)和血管組織分布更廣泛,。通過分析水池中爪蛙的視頻,，他們注意到再生肢體爪蛙游動狀況更接近正常未截肢爪蛙。

RNA測序和轉(zhuǎn)錄組分析表明,，生物反應(yīng)器改變了截肢部位細胞中的基因表達,。基因涉及氧化應(yīng)激,、血清素激活信號和白細胞活躍上調(diào),，而其他一些與信號相關(guān)的基因則下調(diào)。

同時,，研究人員還觀察到,，經(jīng)過生物反應(yīng)器處理過的爪蛙出現(xiàn)結(jié)疤和免疫反應(yīng)下調(diào)，這表明身體添加黃體酮抑制了身體對損傷的自然反應(yīng),，從而有利于再生過程,。據(jù)悉，萊文實驗室將繼續(xù)以誘導(dǎo)脊髓再生和腫瘤重編程的生物電過程為目標(biāo),。同時,，他們希望在哺乳動物身體上復(fù)制這種生物反應(yīng)器實驗。之前研究表明,，老鼠在適當(dāng)條件下部分再生被截肢趾尖,，但是老鼠在陸地生活期間再生能力出現(xiàn)停滯。

Michael Levin說：“幾乎所有具有再生能力的動物都是水棲,，而一只老鼠失去一根腳趾,，在四處爬行時會將脆弱的再生細胞磨損，因此不太可能經(jīng)歷顯著的肢體再生,�,！蔽磥硌芯繄F隊將在生物反應(yīng)器上添加傳感器,，用于遠程監(jiān)測和光發(fā)生刺激，希望改善損傷之后對細胞決策的控制,。

來源：中國科學(xué)報