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[精湛技术]:气管、子宫壁再生不是梦

发布时间:2018.11.08 来源:《信息时报》 发布人:医院办公室 点击数:255
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导言:如果人能像蜥蜴一样,身体哪个部位断了、坏了,能再生一个新的,那该有多好!对如今的医学技术来说,这已经不是天方夜谭、异想天开,组织工程与再生医学要做的就是这样一件看似不可想象的事。


二孩时代,对于头胎剖宫产的女性,疤痕妊娠与凶险性前置胎盘的发生率成倍增加,孕妇大出血切除子宫甚至失去生命的危险性很高。如果可以让子宫壁的疤痕再生修复,多少女性将能获益?对于中国1亿人群的慢阻肺病人,如果能再生气管、修复肺部,将是多伟大成果?


如果人能像蜥蜴一样,身体哪个部位断了、坏了,能再生一个新的,那该有多好!对如今的医学技术来说,这已经不是天方夜谭、异想天开,组织工程与再生医学要做的就是这样一件看似不可想象的事。


今年6月,全国唯一的国家级组织工程研究中心——组织工程国家工程研究中心的华南分中心落户广州医科大学附属第三医院,研究的,就是怎样让缺损的组织再生!


这么“高大上”的研究中心有何“秘密武器”?能再生什么组织、器官?是否已经让病人受益?9月22日,信息时报记者独家进入该中心,探秘他们如何让骨头、皮肤再、气管、牙槽、子宫壁再生。


誓当再生医学极客

张智勇教授


“做再生医学极客!让再生成为医疗的常规选项!”配上埃隆·马斯克和钢铁侠的巨幅照片。进门第一眼看到的就是这么有性格的场景,这就是刚挂牌“组织工程国家工程研究中心华南分中心”的广州医科大学再生医学与3D打印技术转化研究中心,隐藏在广医三院深处的一栋大楼里,占了一层楼。


中心的主任和带头人,是一位年轻人,37岁的张智勇教授他31岁被引进回国破格晋升正高职称、博导的时候,是上海交通大学医学院体系最年轻的教授、博导之一,入选“国家青年千人”在上海交大工作了5年后,被广州挖入“囊中”,成为广州市医学领军人才。

 可以放入人体的3d打印材料


马斯克是张智勇的偶像,并启发了该中心的研究方法和战略方向。“做教授、发论文,是再生医学研究的第一步,而没有把这些技术用到病人身上,对老百姓是没有什么实质性的帮助”,他的目标是做转化,“过去30年再生医学完成了“概念验证”为导向的研究阶段,即回答能不能用的问题,而且很多研究(包括我们的前期研究)都表明了再生医学可以解决现有医学技术无法解决的难题,如大面积的皮肤、骨组织缺损的修复再生;接下来我们中心的研究策略是“价值验证”,即让我们技术在临床上更好用,价格跟亲民,让该技术能够足以替代、颠覆现有治疗技术,在临床中大规模推广。简单来说,以前的再生医学技术是第一代的计算机,非常笨重、昂贵、低效,只能在科研院所、军方使用,我们就是想把计算机做得更好用,让千家万户都可以用得上”,张智勇相信,医学发展的终极目标是再生,“以前哪里坏了是切掉,现在放假体替代,未来是再生!”


GMP洁净实验室


该中心除了科研实验室、还有用于临床移植的干细胞、工程化组织制备的GMP实验室,整体已投资上千万,这个GMP洁净实验室人、物等出入口完全分开,避免交叉感染,实验室内部压力高于外部,使得外部空气不能进入实验室。里面充满了各种生物工程、干细胞研究、3D打印的高科技仪器。

电子显微镜下的干细胞


“人体本身有再生能力,刚刚出生的新生儿如果手指掉了一小节,基本可以重新长出来的,但超过一定年龄就不行了。皮肤、骨头也有一定的再生能力,但有极限。所以我们想用生物学和工程学的技术,利用生物材料、干细胞等,去克服较大的、无法再生的缺损。”张智勇介绍,他们的主攻方向是骨头和皮肤再生。


主攻1:骨头再生


手术缝合线做“钢筋”,干细胞当“水泥”,再生骨头


“助攻”就这么厉害、吓人,“主攻”更高大上了:骨头和皮肤再生。


骨头再生,犹如修房子,用可吸收的手术缝合线作为3D打印的原材料,打出“框架”,将扩增处理后的干细胞当作“水泥”覆盖在“框架”上,“水泥”会自动爬满、生长成骨头,然后移植到病人体内。一段时间之后,“框架”会自然降解消失,新骨头与老骨头完全融合。这就是张智勇团队研究中的骨头再生技术。


“以往头骨破裂,是从病人髂骨等别的地方挖一块骨头过来,以创伤修复创伤,拆东墙补西墙。或者用钛合金材料做一块头骨补上,但太阳一晒温度升高,会影响病人大脑功能导致手脚发抖、抽搐。”

干细胞被液氮冷冻保存


早在十几年前在新加坡读书、工作时,张智勇所在团队就开始研究骨头再生,并做了一个病例:一名建筑工人从脚手架上掉下来,摔破脑袋,研究人员先从患者体内提取少量干细胞进行体外扩增,并制备和该患者完全相同的颅骨模型,根据模型将可降解的生物材料进行塑形,形成与患者的缺损部位密切匹配的“支架”;随后,将扩增后的干细胞放到“支架”上,诱导分化成骨细胞,“长”成骨组织,再整个植入缺损部位,“病人恢复情况良好。”


攻克“耗时长”


骨再生可以用于身体任何部位的骨头,近几年,张智勇一直致力于该技术的升级与优化,因为有两个致命缺陷,“一是贵,二是耗费时间长”,他解释,“从抽取病人干细胞到培养成可移植的骨头,需要两三个月,很多病人是等不起的,如车祸等意外创伤的病人。”


研究团队不用病人自己的干细胞,而用同种异体来源的干细胞,并研发了一种新型的工程化组织的构建技术,不必等在体外培养好后再植入,解决了体外组织体外构建、生长等待时间长的问题,节省了病人宝贵的时间,“好比做菜,以前要现种菜、养鸡,现在是所有菜处理准备好,需要的时候直接下锅。”


解决“贵”


再生医学的另一大障碍是贵,一次运用动辄几十万。张智勇受偶像马斯克造火箭的启发,想到了降低成本的方法。“别人造火箭贵是因为很多技术外包,马斯克关键技术都自己研发,降低成本还保障了稳定性。”骨组织再生医学技术的成本主要来自于细胞培养液、生产工艺、人工和生产环境,张智勇首先自己研发培养液,成本降低了2/3,“原来培养液要加入的牛血清,一瓶就六七千块,价格昂贵、不安全、且质量不稳定,我们自己研发不加血清的培养液,一瓶降低到一两千元。”


此外,将人工操作的生产工艺改进为规模化、标准化、自动化的生产工艺,“又能降低相当部分的成本。”张智勇的目标是研发出普通人用得起的再生医学技术。


广州医科大学再生医学与3D打印技术转化研究中心实验室场景


随着近期国内对基于同种异体干细胞干细胞的再生医学技术的治疗的法规政策的完善,张智勇教授团队计划未来一两年内将该技术推进到临床研究阶段,“5-10年内有望临床规模化推广。”


主攻2:皮肤再生


如果说骨再生还离吃瓜群众比较遥远,基于自体再生因子的皮肤再生技术就近多了,已经在广医三院投入使用。


70岁的陈老伯因行动不便长期卧床,长了褥疮,屁股上的皮肤一直溃烂,但褥疮、压疮目前现有的技术的治疗效果缓慢,而且容易复发,病人痛苦又可怜。


张智勇团队从老人体内抽出四五十毫升血液,提取浓缩能促进组织修复、再生的再生因子,做成特殊敷料,涂到老人溃烂处,仅用了3天就让溃烂的皮肤长好了。


这一技术目前已经被用于年龄在52~81岁的9位病人,包括因癌症和糖尿病皮肤溃烂的老人,大部分的病人的创面在7~14天能都能愈合,效果很好,且长期观察下来还可以快速减轻疼痛、不复发等其他效果。不管是病人、家属、还是医院的护工、医生都很感谢这一研究,“以前一晚上好好几次帮老人翻身,病人很痛苦,我们也很痛苦,现在我们都能睡个整觉了。”护工说。

张智勇教授介绍实验室的装置


广医三院已经将该技术作为新的医疗技术服务项目,向病人提供该项治疗,以后褥疮、压疮等难愈性创面病人就可以得到很好的救治“让再生成为一种常规的医疗手段,在难愈性创面我们取得了初步的进展”张智勇说。


助攻:气管、牙槽、子宫壁再生


除了聚焦于骨头和皮肤两个“主攻”方向外,该中心还积极“助攻”其他领域的修复再生。因为虽然中心的成立时间不长,但已经吸引了广州地界上各路“医神大仙”的注意,合作需求“踏破门槛”。


二孩时代来临,曾做过剖宫产或子宫肌瘤剔除手术的女性子宫留下疤痕,再次怀孕时,若受精卵着床在疤痕上,孕12周前称为疤痕妊娠,孕12周后称为胎盘植入——即胎盘附着于原手术瘢痕部位者,这样胎盘粘连、植入和导致致命性大出血的风险非常高。孕期超声若提示为凶险性前置胎盘的孕妇,都属于严重高危妊娠。


不少孕妇因疤痕子宫妊娠、生产而切除子宫,甚至有生命危险,广医三院产科是广州市的重症孕产妇救治中心,已经向张智勇抛出橄榄枝提出研发需求:再生修复疤痕子宫。“有的女性因流产等原因子宫内膜太薄、有疤痕,不孕不育或怀孕后有危险,可以用干细胞修复子宫表面。”张智勇说,这项研究正在推进之中。

张智勇教授介绍实验室的装置


中国有1亿慢阻肺人群,如果受损的肺和狭窄的气管能够再生、修复,这些病人将获得新生。


“最近跟钟南山院士领导的呼吸疾病国家重点实验室邀请我们中心加入,负责了呼吸系统的修复再生,我们现在就在合作研究气管再生。”张智勇解释。


此外,还有再生牙槽等等各科室、单位的研究需求涌向该中心,张智勇说希望把中心做成一个技术支持平台,把我们开发成不同的平台技术,为不同的科室和医生提供支持,“将再生技术运用于不同临床应用场景,解决不同医院不同科室的临床问题,让医学进入一个再生的新阶段。”





文:信息时报


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