再生不是梦用Matrix重建你的身体

曾被认为仅仅是身体细胞支架的基质（matrix），在前所未见的程度上，能使再生成为了可能。

（文/AndyCoghlan）“一开始，只是膝盖附近有轻微痛疼，可能是蚊子叮的，”伊丽莎白·罗博（ElizabethLoboa）说。但是抗菌药膏不管用，而且两周内1处伤口变成了3处。从伤口的外形来看，她的医生推测可能是超级细菌MRSA（耐甲氧西林金黄色葡萄球菌），并开了强效口服抗生素的药方。这是将诱惑放大的关键点，她说：“我决定尝试我自己研发出来的治疗方法，而不是吃这些药片。”

罗博不是普通的病人。在她位于美国北卡罗莱纳州立大学的实验室中，材料工程师已经制成了一种特殊的、能够自我降解的超级绷带，它能够快速愈合感染的伤口，不需要按标准疗程使用抗生素，也不会留下疤痕。

罗博的超级绷带的核心，是一种可降解的材料。除了你体内新生的、健康的细胞以外，它不会留下任何东西。更重要的是，今后相同的手段可用于治愈从肌肉撕裂、消化组织损坏到骨折等各种病痛。一些研究者已经成功用它重建了整个受伤的器官，未来它或可在修复大脑方面起到重要作用。瑞典哥德堡大学的苏切特拉·苏米尔安－霍尔格森（SuchitraSumiran-Holgersson）说：“这真是令人兴奋的事情，我们正尝试创造一个全新的人类个体。”

这种超级物质是什么？在人体内，它被称为细胞外基质（extracellularmatrix），一种将活细胞从血管、器官或皮肤表层去除后留下的物质。这种支架使我们身体的各个部位有了其不同的细微形态与硬度。

我们曾经认为，这就是它的全部功能。美国宾夕法尼亚州匹兹堡大学的再生医学家史蒂文·巴迪拉克（StevenBadylak）说：“所有人都认为基质仅仅是将所有东西架住而已，”他是基质疗法的早期先锋人物之一。再生医学研究者相信基质是不错的支撑体，很早就尝试用它来重生器官。例如，在动物试验中，他们会取出一个肾脏，用温和的洗涤剂将上面的细胞处理掉。然后，他们将剩余无活性的基质作为模板来存放实验的主角——能够将基质重新填充并变活的干细胞。

但是在几年前，基质更多的作用得以展现。巴迪拉克说：“现在我们相信，它的结构是次要的，它有许多重要的作用。”

不只是支架

首先，基质并不是生物学上缄默的旁观者，不仅包含了许多无活性的结构蛋白，如胶原蛋白（collagen）和弹性蛋白（elastin），还包含能引导正确细胞在正确时间固着在正确地点的蛋白质，如钩状的纤连蛋白（fibronectin）和整连蛋白（integrin），它们能为特定细胞提供分子锚着点。

一旦它们召集到正确的细胞，基质便会展现它的另一大作用：它能依据细胞在基质内承受的张力，引导它们转化成骨骼细胞、肌肉细胞或脂肪细胞。这个张力是每日肌肉运动力量的附加产物。在实验室中，张力则是由人工操作基质硬度来完成。例如，高张力能够使所有进入的干细胞变成肌肉或骨骼，而在相对松弛的基质中，干细胞则会变成脂肪细胞。

最终，在引导干细胞成为正确的细胞之后，基质还有办法灌溉它们，使它们继续成长为大型结构。基质中还存在强效生长因子帮助血管形成，为生长中的器官提供氧气。

开发这些特性能为我们培养器官带来变革。年年初，美国波士医院的哈拉尔德·奥特（HaraldOtt）成功培育出了世界上第一个能运作的人工肾脏。肾脏是一个极为复杂的器官，干细胞研究者一直都认为，需要多种类型的细胞才能使其生长。奥特惊讶地发现，他只将两种细胞填（一种类血液干细胞注入血管，另一种内皮细胞注入过滤血液的曲折管道）充进了一个去细胞的肾脏基架中，所有种类的细胞就在它们应有的位置形成了。人工肾脏在白鼠体内运行良好，激励了奥特正利用相似技术培育心脏、肺和胰。他的实验室并非唯一一个追逐这一目标的实验室，苏米尔安－霍尔格森说：“我们正致力于培育肝脏、心脏、肾脏、食管、喉和肠。”

但器官并不是唯一我们想要再生的目标，巴迪拉克立即意识到，基质的锚定作用可以帮助他解决不同的问题——肌肉生长。损坏的肌肉能够在一定程度上再生，但如果某一特定肌肉群受到严重伤害，伤疤组织将阻碍肌肉的重生。从身体其他部位移植肌肉是目前唯一的办法，但巴迪拉克说，移植的肌肉不能很好地发挥作用。通常，这样的伤害就意味着截肢手术和安装假肢。

但是，如果你能利用基质从自身体内吸引并培育肌肉呢？此类情形并非首次出现了，之前从遗体上取下来的去细胞气管，就成功地在病人体内长出了新的、正常工作的气管。因此巴迪拉克进行了这种尝试：他利用从猪膀胱中取出的基质来再生6位病人的大群肌肉，这6位病人都在车祸或其他损伤中丧失了大量的肌肉。罗恩·斯特朗（RonStrang）是一位28岁的美国海军战士，他自愿参与了此次试验，他的股四头肌在阿富汗的一次街道爆炸中受到重创。巴迪拉克说：“在没有帮助的情况下，罗恩根本离不开轮椅。”

利用外科手术清理掉残留疤痕组织后，巴迪拉克直接将一块基质放置在伤处，小心地保持它对身体的紧绷状态，以使它能顺利变成肌肉，而非脂肪。

初期结果令人惊讶：6个月后，猪的基质消失了，取而代之的是一个新的、完整的、天然的、其上附着肌肉的、自愿者自己的基质。

斯特朗说：“我外出徒步，还能骑自行车了。”他甚至还玩起了橄榄球和篮球。其他自愿者也有明显的改善，巴迪拉克说：“我们让之前无法站立的人能骑车登山了。”他的下一个目标是，让接下来的80个自愿者恢复至少25%的功能。

再造肌肉是一方面。如何重生断骨呢？这正是美国匹兹堡卡梅尔医疗公司在做的事情。除此之外，这家隶属于卡耐基梅隆大学的公司正在使用的基质，是由人类血液制造而成的。这家公司的管理者艾伦·韦斯特（AlanWest）说：“我们的材料实际上是高浓度的血液凝块。”正是近来动物实验的成功，促使韦斯特在人类自愿者身上进行尝试。

这种生面团一般的物质携带了许多能促进骨骼修复的生长因子。在南非长达一年的实验中，这种“骨骼填充剂”应用到了10位自愿者断裂的小腿骨或胫骨上。虽然韦斯特说目前报道实验结果还为时尚早，但他暗示，在自愿者身上观察到的快速康复，能够使他们获得更大规模实验的批准。这些实验将在欧洲展开，会在其他骨骼上进行。

与超级病菌抗争

不过，天然基质的功能仍有限制——罗博知道天然的人类细胞外基质是不抗菌的。但她真正开始思考这一问题，医院进行踝关节更换手术后伤口感染了MRSA。“最后她不得不截去膝盖以下的腿部，”她说，“对于如何再生不同组织，我们已经了解了很多，但如何才能保护你不受耐药超级病菌的入侵呢？”

因此，罗博开始致力于研发一种可以身兼两任的合成基质。这需要在不将新鲜肉体暴露给细菌的情况下，让基质慢慢转化为病人自身的组织。她说：“解决方法就是，不需要更换的绷带。”

通常，基质来源于人类或猪的遗体。为了研发她自己的版本，罗博从聚乳酸（polylacticacid，一种用于医学移植的、能够被生物降解的物质）开始，将其塑造成能模仿皮肤结构的纤维。“奇妙之处在于我们能用这些纤维做的事情，我们能让它们成为固态的、有孔的或者凹陷的结构。”她选择了一种有孔结构，能够在其中充填抗炎药的混合物和银离子抗菌剂（Silvadur，一种含有少量银离子、可对包括MRSA在内的大多数耐药细菌产生致命效果的物质）。这种材料通过两个阶段发挥作用：首先释放物会将所有病菌覆盖，然后次生防卫系统慢慢渗出以摧毁任何入侵者。结构决定了银离子与其他药物的释放速度。罗博对银离子在猪体内的渗透进行了测试：就连由MRSA或大肠杆菌造成的4厘米长的伤口都能被修复。

在观察了许多次绷带对病猪发挥效用后，她将其用在了自己的伤口上，这才是绷带的真正意义所在。她说：“我将它贴在伤口上，3天后疼痛感就消失了。”不久，绷带也不见了，留下了一道深色的伤疤，现在就连伤疤也几乎消失了。罗博计划将她的成果公诸于众，但有一条信息除外——她说：“我不会泄漏自己伤腿的数据。”

北卡罗莱纳州立大学的伊丽莎白·罗博，用她自己在实验室里研发出来的超级绷带，治好了自己腿上的MRSA超级细菌感染。这种绷带的核心，是一种以基质为基础的可降解的材料。图片来源：asiancorrespondent.







































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