生物通報道：最近，美國維克森林浸會醫學中心（Wake Forest Baptist Medical Center）的再生醫學研究人員，解決了實驗室替代腎臟制備工作中的一個重大挑戰。研究人員利用跟人類腎臟大小相似的豬腎，開發出迄今為止最為成功的方法，可使血管在新器官中保持開放并保持血液流動。相關研究結果最近發表在《Technology》雜志。

本文資深作者、維克森林再生醫學研究所所長Anthony Atala教授指出：“直到現在，實驗室制備的腎臟一直都是嚙齒類動物腎臟的大小，由于血凝塊形成，在移植后只能運行僅僅一個或兩個小時。在我們的這項概念驗證研究中，與人腎大小接近的豬腎血管，在4小時的測試過程中仍然保持開放。目前我們正在進行一項長期的研究，以確定血流可以維持多久。”

如果這種新方法被證明是成功的，那么它就可以更有效地用細胞（內皮細胞）覆蓋血管，保持血流通暢，最終可以應用到科學家想設計的其他復雜器官，包括肝臟和胰腺。

當前的研究是一個長期項目的一部分，利用豬腎臟來制造稱為“支架（scaffolds）”的支撐結構，可能會被用來為終末期腎臟病患者制備替代腎臟。科學家首先移除了器官中所有的動物細胞——只留下器官結構或“骨架”。然后，將患者自己的細胞放置于支架中，制造理論上患者不會排斥的一種器官。

細胞去除過程留下一個完整的血管網，可以為新器官供應氧氣。然而，在用細胞重新填充腎臟支架的過程中，科學家們無法順利地用細胞覆蓋血管，移植后幾小時內一般會發生嚴重的凝血。

維克森林浸會醫學中心的科學家采用一種雙管齊下的方法來解決這個問題。首先，他們評估了四種不同的方法，將新細胞引入腎臟支架的主要血管中。他們發現，用注射器注入細胞，隨后的一段時間內，以漸增的流速抽吸細胞通過血管，這種方法是最有效的。

接下來，研究小組用一種抗體覆蓋支架的血管，旨在使它們更加“粘性”并結合內皮細胞。實驗室和影像學研究，以及實驗室血流實驗表明，血管的細胞覆蓋足以支撐血液流經整個腎臟支架。

這種雙重方法的最后測試是將支架植入體重90到110磅的豬體內。在4小時的測試過程中，血管都保持開放。

本文第一作者、維克森林再生醫學研究所的再生醫學講師In Kap Ko稱：“我們這種細胞播種方法，與抗體相結合，提高了細胞到血管壁的附著，在血流開始的時候防止細胞被分離下來。”

科學家們稱，還需要長期的檢測才能充分地得出這樣的結論：當內皮細胞附著于血管時，血凝固被阻止。

他們指出，如果這種新方法被證明是長期成功的，那么該研究帶領我們向實驗室制備替代腎臟，接近了重要的一步。

Ko說：“這些結果很有前途，可能會產生一種功能齊全的血管系統，可以為人工腎臟以及其他人工器官，提供營養和氧氣。”

利用豬腎臟作為支架用于人類患者，具有幾個優點，包括：器官大小尺寸相近，豬心臟瓣膜（去除細胞）可安全用于患者超過三年的時間。

（生物通：王英）

延伸閱讀：《Genes&Development》：腎母細胞瘤相關基因有望再生受損腎臟

生物通推薦原文摘要：
Enhanced re-endothelialization of acellular kidney scaffolds for whole organ engineering via antibody conjugation of vasculatures
Abstract: Decellularization of whole organs, such as the kidney hold great promise in addressing donor shortage for transplantation. However, successful implantation of engineered whole kidney constructs has been challenged by the inability to maintain endothelial cell coverage of the vasculature matrix, resulting in excessive blood clots, loss of vascular patency, and cell death within the construct. In this study, we describe an endothelial cell seeding approach that permits effective coating of the vascular matrix of the decellularized porcine kidney scaffold using a combination of static and ramping perfusion cell seeding. Furthermore, conjugation of CD31 antibodies to the vascular matrix improved endothelial cell retention on the vasculatures, which enhanced vascular patency of the implanted scaffold. These results demonstrate that our endothelial cell seeding method combined with antibody conjugation improves endothelial cell attachment and retention leading to vascular patency of tissue-engineered whole kidney in vivo.