在世界範圍內,恢復女性的生育能力目前已成為再生醫學的主要目標之一。
5月21日,南京鼓樓醫院與中科院遺傳發育所聯合組織了一個“愛與希望”親子聯誼會,14位“再生醫學寶寶”中的8位參加了活動。
14個寶寶當中最大的已經快3歲了,最小的還未滿月。在成為戴建武團隊再生醫學研究的臨床受試者之前,這些孩子的母親,都因為重度子宮腔粘連、子宮內膜瘢痕化等疾病,常年奔波在求醫的路上。
據再生醫學研究中心介紹,目前,我國女性不孕症患者約2500萬人,子宮腔粘連等子宮內膜損傷患者佔很大比例。子宮內膜瘢痕化、供血不足,最終會導致受精卵無法著床發育。重度患者在臨床上會被判定為終身不育。
“我們的這項技術,是利用膠原蛋白作為支架材料,複合患者自體骨髓幹細胞,或中科院北京幹細胞庫的臍帶間充質幹細胞,進行瘢痕化子宮內膜的修復。”戴建武介紹。
在內窺鏡的鏡頭之下,幹細胞和生物材料開始在子宮裡原本斑駁不平的創面上生長和修復,瘢痕的部分逐漸被填滿、撫平。
幾個月過去,瘢痕消失,內膜上長出了新的腺體,受精卵開始著床。2014年7月,國內第一例“再生醫學寶寶”出生了。
血液開始流通,卵細胞發育成熟並排出,荷爾蒙開始循環
戴建武很早就開始關注美國西北大學的熒光小鼠實驗。
“在技術上,我們目前也是可以做到的。之所以沒有做,是考慮到這個實驗在臨床上意義其實不大。”戴建武解釋,儘管小鼠的卵巢是以3D技術打印的,但是卵巢裡面塞著的卵泡,以及各類能產生卵細胞的激素成分,實際上都是從小鼠原有卵巢中提取出來的,原本就生殖功能完好,並不存在病理性問題。
在他看來,這個實驗“在目前的臨床應用中價值不大”。他在臨床上遇到的不孕不育患者,卵巢往往都不具備完整的功能。用3D打印雌鼠卵巢,並沒有對再生醫學的瓶頸和難點實現真正的技術突破。
“再生醫學現在真正的難點,是微環境的調控問題。意思是,我們怎樣讓幹細胞在人體之內,按照我們設定好的程序,不受干擾地長成我們想要的組織或器官。這個問題,目前全世界都沒有解決。”戴建武說。
目前,幹細胞可以在實驗室中,被分化成神經細胞、皮膚細胞等各種臨床所需要的功能細胞,但如果在人體內培植,就很容易受到人體產生的各種誘導分子的干擾,一不小心就“長歪了”。
在體外培植的器官,就算是使用同樣來源的幹細胞來培育,移植回體內的時候,仍然需要適應。戴建武舉了個例子:“就像自家的孩子打小在外面養著,大了才抱回來,和家人肯定會有隔膜。”
伍德拉夫和她的團隊也承認,打印小鼠的器官,距製造人類器官還有一段距離。人類的卵巢遠遠大於老鼠的卵巢,結構也更加複雜。目前使用的材料,如果要支撐打印人體器官,強度仍然不夠。
在瑞米爾·沙阿看來,熒光小鼠實驗中,真正與眾不同的部分,是3D打印中所使用的“墨水”,也就是支架和材料的結構。她們使用的是生物性水凝膠,這是一種安全的生物材料,由被破壞的膠原蛋白制成。
“大多數水凝膠都很脆弱,因為它們大部分是水,而且往往會自行坍塌。”沙阿說。伍德拉夫團隊找到了一個恰當的實驗溫度,在這個溫度下,實驗中所用的水凝膠能夠自我支撐而不會崩塌,這使得多層結構的形成成為可能。“這是第一個證明支架結構對卵泡生存有影響的研究。”
在美國西北大學的實驗室裡,研究者開始用這些水凝膠“墨水”,給小鼠的新卵巢搭建“腳手架”。它被編織成一層層交錯的結構,中間的空隙用來留給細胞通行,以便將來跟小鼠的體細胞相結合。她們小心翼翼地控制著這些水凝膠細絲之間的距離,控制層間的前進角度,打印出不同的孔隙大小和不同的孔隙幾何形狀。
當3D打印出的卵巢被小鼠的體內循環系統接納後,這些孔隙成為交流的通道,血液開始流通,卵細胞發育、成熟、排出,荷爾蒙開始循環。
最終,7個人工卵巢裡,有3個讓受試小鼠正常懷孕,生下了那些熠熠生輝的幼鼠。
未來,人類的器官就像壁虎的尾巴一樣
對伍德拉夫來說,實現生育功能,並不是她的團隊對卵巢進行研究的最終目標。給老鼠移植3D打印的卵巢,也僅僅是她們團隊研究的一個開始。
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