蛛丝有望成为移植用心脏培养的骨架材料
蛛丝蛋白具有高强度,高模量,并被广泛用于医学研究,最近研究人员发现其可以作为再生心脏组织的支撑材料,这一发现也解决了人造心脏的最大挑战。如果研究顺利,未来人类有望通过自身组织细胞再生心脏。
最近有很多关于蜘蛛丝是多么神奇的材料的讨论,并且很快会发现它被用于从电子产品到超强面料的各个方面。现在,又有一个让我们对蜘蛛丝感到兴奋的因素,医生可能在某一天会用蜘蛛丝再造一个全新的心脏。
在体外培养新的器官和组织是生物医学研究的前沿领域。你可以想象:如果医生可以通过病人自己的干细胞培养出移植用心脏或肾脏,那病人就不需要再为找到一个合适的捐赠者而烦恼了,免疫排斥的风险也会降到零。但要达到这一水准我们还要做很多研究。
最大也是最起始的挑战就是找到一种用于培养器官组织的支撑材料,这种材料必须是无毒的,对细胞生长无妨碍作用的,更重要的是不会被自己的身体所排斥,事实证明,这将是一项相当艰巨的任务。
心脏组织细胞在一个用荧光着色标记的基体中生长
但是正如最近发表在《PLOS ONE》上的一篇研究所描述的,用于构建蜘蛛网链的基因工程蛋白纤维可能满足培养人类心脏组织的要求。蜘蛛丝蛋白纤维已经在作为一种非常有效的培养肌腱和软骨的基质中得到证明。莫斯科物理和技术研究所的研究人员决定研究在实验中通过转基因酵母细胞培养的蜘蛛丝蛋白是否也能被用作培养卡尔菌——一种心脏组织的细胞。
在他们的实验中,研究者通过幼鼠的卡尔菌培育了一种蜘蛛丝蛋白纤维基体。3到5天内,一层心肌细胞形成。后续的测试证明这种组织能够像正常的心脏组织一样进行同步电脉冲。
我们能够以任何形式的人工支架培植完整的人类心脏可能还需要一段时间,但令人激动的是,可以看到我们正在朝着这一目标不断前进。如果通过蜘蛛丝网缝合一个人工心脏的想法听起来令人毛骨悚然的话,那么你肯定不了解这一点:蜘蛛丝蛋白纤维的强度是钢的5倍,弹性是尼龙的2倍。如果有这样的人工心脏的话,那听起来倒像是对心脏的一个升级。