《Biomaterials》：三维去细胞支架为肺再生提供新途径

在2014年3月份的生物工程领域著名杂志《Biomaterials》发表的一项研究中，美国佛蒙特大学研究人员开发出一种可用于肺移植的三维去细胞肺支架，这些新技术的发展是肺部再生领域迈出的重要一步。

　　

生物通报道：大约1.27亿人具有慢性阻塞性肺疾病（chronic obstructive pulmonary disorder ，COPD），这种疾病的病死率高，是美国第三大死亡原因，由于其缓慢进行性发展，严重影响患者的劳动能力和生活质量。在终末期肺部疾病中，有时候移植是唯一可行的治疗选择，但是器官可用性有限和排斥反应对研究人员来说是另一项挑战。组织再生领域中的创新性研究成果，包括美国佛蒙特大学（UVM）医学教授Daniel Weiss博士及其同事的开创性发现，为这个疾病群体带来了希望。

仅在过去的一年里，Weiss及其同事们就在生物工程领域著名杂志《Biomaterials》发表了四篇论文，Weiss实验室的博士后Darcy Wagner，在2014年3月份以第一作者又在该期刊发表论文，报道了他们开发COPD和肺纤维症患者的工程肺的新方法和技术。

Weiss和他的团队主要集中在肺组织的生物工程学，包括利用人尸体肺部的支架或框架，为终末期肺部疾病患者设计新肺。为了研制用于移植的新型健康肺，他们的研究从多个角度，检测从这些肺组织剥离细胞材料（称为去细胞化）和用干细胞替代它（再细胞化）的过程。

Wagner、Weiss及其同事，在动物和人模型中开展研究，解决了肺组织生物工程过程中面临的许多挑战，如去细胞尸体支架的存储和消毒，以及供体肺的年龄和疾病状态对于这些过程的影响。

在最新一期《Biomaterials》发表的这项研究中，研究人员报道的新方法，能够使高通量研究人类肺的能力得以提高。

Weiss解释说：“同时移植入一整个肺，很昂贵也很困难，这与小鼠模型不同，进行多条件的研究并不容易，例如细胞类型、生长因子和环境影响如机械拉伸——正常的呼吸运动，都将影响肺的成功再细胞化。”

为了解决这个问题，Wagner开发出一种技术，以一种生物学/生理学方式，解剖和脱细胞化多个小片段，这样做考虑到了血管与肺气道和肺泡之间合适的立体互动。

与UVM工程技术助理教授、生物材料科学家Rachel Oldinski博士合作，他们还开发了一种新方法，在再细胞化之前，利用来自海藻的无毒天然聚合物作为每个肺段的涂层。这个过程可让研究小组将新干细胞选择性地注入小的脱细胞肺段中，同时保留血管和气道。这种技术可让人类干细胞更多地保留在猪和人类的支架中，从而使小肺段可以通风，以便研究对干细胞分化的延伸影响。

Wagner指出：“在单独一个脱细胞化人肺中进行大量实验和筛选多种条件的能力，为加快实现‘再生功能性肺组织用于移植’的最终目标，提供了一种途径。”

Wagner及其同事通过另外一种新技术——热成像，开发了一种非侵入性和非破坏性方法，可在脱细胞过程中，实时监测肺支架的完整性和生理特性。据Wagner称，这种方法可以作为评价‘肺和最终支架是否适用于再细胞化和移植’的第一步。研究人员表示，这些新技术的发展是肺部再生领域迈出的重要一步。（生物通：王英）

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生物通推荐原文摘要：
Three-dimensional scaffolds of acellular human and porcine lungs for high throughput studies of lung disease and regeneration
Abstract: Acellular scaffolds from complex whole organs such as lung are being increasingly studied for ex vivo organ generation and for in vitro studies of cell–extracellular matrix interactions. We have established effective methods for efficient de and recellularization of large animal and human lungs including techniques which allow multiple small segments (∼1–3 cm3) to be excised that retain 3-dimensional lung structure. Coupled with the use of a synthetic pleural coating, cells can be selectively physiologically inoculated via preserved vascular and airway conduits. Inoculated segments can be further sliced for high throughput studies. Further, we demonstrate thermography as a powerful noninvasive technique for monitoring perfusion decellularization and for evaluating preservation of vascular and airway networks following human and porcine lung decellularization. Collectively, these techniques are a significant step forward as they allow high throughput in vitro studies from a single lung or lobe in a more biologically relevant, three-dimensional acellular scaffold.