醫學研究：利用人體細胞構建出功能完整的胸腺

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弗朗西斯.克裏克研究所（the Francis Crick Institute）和倫敦大學學院（University College London）的研究人員利用人類幹細胞和生物工程支架，重建了人類胸腺（免疫係統的一個重要器官）。他們的工作是一個重要的奠基石，從此可以構建用於移植的人工胸腺。
胸腺是位於胸腔的一個器官，淋巴T細胞（在免疫係統中發揮重要作用）則在其中成熟。如果胸腺功能異常或者子宮中發育的胚胎沒有形成胸腺，將會導致疾病的發生，或引發嚴重的免疫缺陷，意味著身體不能對抗感染性疾病或癌細胞，或引起自身免疫病，即免疫係統錯誤地攻擊患者自身的健康組織。
他們驗證性的研究結果發表在最近的《自然·通信》（Nature Communications），科學家們使用來自手術切除胸腺的a患者的幹細胞重建了胸腺。科學家將生物工程編輯後的胸腺移植到小鼠體內，該胸腺能支持人類T細胞的發育並保障T細胞的成熟和功能。
雖然此前研究人員已能重建其他的一些器官或器官的一部分，但此次是科學家首次成功重建一個完整的正常人類胸腺。研究由歐洲研究委員會（European Research Council ，ERC）資助，這不僅為嚴重免疫缺陷的進一步研究奠基，還能促進更多新型技術的發展，以此培育人工器官。


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克裏克研究所上皮幹細胞生物學與再生醫學的研究員、論文的作者Sara Campinoti說：“我們有可能使用人類細胞來構建一個功能正常的胸腺，這一點十分關鍵，表明有朝一日我們有能力培養出用於移植的胸腺。”
為了重建可移植的胸腺，研究人員收集了來自患者的胸腺組織，並在實驗室用這些捐獻的組織培養出許多含有數十億細胞的胸腺上皮細胞群落和胸腺間質細胞群落。
下一步，研究人員從胸腺中獲得一個結構骨架，借此重新填入已經培養好的胸腺細胞。為此，研究人員Asllan Gjinovci發明了一個新方法，移除了大鼠胸腺所有的細胞，隻保留結構骨架。由於傳統的方法對胸腺效果不佳，於是他們使用了一種新的微血管手術方案。
Asllan說：“這一新方法很重要，因為它使我們能從更大的器官（如人類胸腺）獲得骨架，這對該優秀技術的臨床轉化非常重要。”


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隨後，研究人員將來自實驗室培養的細胞群落中的600萬個人類胸腺上皮細胞和相同數量的間質細胞注射到胸腺骨架。這些細胞生長在骨架上，僅僅過了五天，胸腺就生長到胚胎9周時才有的狀態。
最後，研究團隊將這些胸腺移植回小鼠。他們發現，在超過75%的小鼠上，胸腺都能支持人類淋巴細胞的發育。
Roberta Ragazzini作為論文作者之一，補充道：“事實令人非常激動，因為我們能夠成規模地擴增來自人類捐獻者的胸腺細胞，產生大的細胞群落。這有可能通過擴大規模培育看起來‘合適人類尺寸的’胸腺。”
倫敦大學學院的感染與免疫部門的教授、克裏克研究中心的團隊領導、論文的高級作者Paola Bonfanti說：“除了為失去胸腺的人們提供一個新的胸腺移植來源，我們的研究還有其他一些潛在應用價值。”
“比如說，盡管胸腺能幫助免疫係統識別自體和異體的成分，但這會對器官移植造成問題，因為會引起免疫係統對移植器官的攻擊。”
“我們有可能夠克服這種困難，使用移植器官捐獻者的胸腺細胞培育出新的胸腺，並在移植器官的同時移植新培養的胸腺。我們對此有信心，因為這有可能避免受體對移植器官的攻擊。盡管背後的研究還為時尚早，但是這是個令人激動的概念，即在移植術後的餘生，患者有可能無需服用免疫抑製劑。”
研究人員目前仍在對胸腺的重建進行研究，以便改進技術並擴大規模。
翻譯 陳振翀
審校 巢栩嘉
引進來源：medicalxpress
引進鏈接：https://medicalxpress.com/news/2020-12-scientists-functioning-thymus-human-cells.html


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