研究人员在实验室中制造声带

他们有一天或许能帮助数百万人重拾声音。

就像生活中的许多事情一样,你可能直到失去声音时才真正意识到它的重要性。虽然大多数人在患上严重的上呼吸道感染后会暂时失声,但有些人会因癌症手术或其他类型的损伤而需要切除声带,从而永久性地失去声音。如今,研究人员可能已经迈出了帮助数百万人重获声音的第一步——据《科学转化医学》杂志今日发表的一项研究显示,他们首次在实验室中培养并测试了功能性的声带组织。

声襞黏膜,也就是通常所说的声带,具有独特的物理和生物学特性。它们需要能够随着空气的流动而伸展和弯曲,产生我们所知的振动发声,但它们也不能在持续碰撞中撕裂,而且一旦组织严重瘢痕化或受损,身体就无法修复。医生可以通过向组织中注射胶原蛋白等生物材料来治疗轻微问题,但这些治疗只能暂时缓解,并不适合那些损伤更严重的人。

为了培养生物工程黏膜,研究人员从多名接受过喉切除术的患者(以及一名遗体捐献者)身上采集了声襞细胞。研究人员将这些细胞放入特殊的生长液中培养,并使用了类似于用于皮肤移植组织培养的3D支架。14天后,人造组织的结构和蛋白质看起来与真实的人类组织无异,甚至包含了在黏膜细胞单独培养时未发现的结构蛋白。请看下方真实的人类声带,以了解人造声带的运作示例。

研究人员希望测试该组织的机械强度,因此在培养出一个人造黏膜(约半英寸长,0.04英寸厚)后,他们在实验室中制作了一个喉部模型。

研究人员在新闻发布会上解释说,他们使用了狗的遗体喉部(狗通常用于实验室声带组织测试),并向其中吹入温热的空气来听其发出的声音。该组织发出了类似机器、有点像玩具喇叭的声音,这大概就是你的声带在没有喉咙、鼻子和嘴巴的调节下的声音。

研究人员还通过将小块组织放入人源化小鼠模型(免疫系统经过工程改造,能够模拟人类)中长达21天来测试其免疫反应。他们发现该组织没有引发免疫排斥反应,这表明接受类似移植的人类患者可能甚至不需要服用免疫抑制剂,而免疫抑制剂是器官移植的标准治疗方案。

在研究人员能够在人类身上测试工程黏膜组织之前,还有很多工作要做。他们计划更长时间地观察免疫系统的反应,并希望将组织手术植入动物模型中以测试其有效性——小鼠太小,无法进行此类手术,因此他们需要找到一种体型较大的动物,例如狗。

他们还需要弄清楚如何最好地将组织连接到喉部。如果连接松脱,这片组织可能会堵塞进入肺部的气流。最后,他们需要确定如何使人造组织可供人类使用——这是一个巨大的挑战,因为培养组织所需的声襞细胞不易获得。

尽管面临诸多挑战,研究人员对这项初步研究充满信心,认为这是向需要治疗的数百万人提供声带组织修复技术迈出的重要一步。该研究的作者之一马修·布朗在新闻发布会上说:“我们相信这种组织是一种有前途的治疗候选药物,有潜力帮助失去声音的患者恢复发声功能。”请在下方观看一段真实的人类声带(非人造声带)运作的视频。

 

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Alex 是一位居住在纽约市的科学作家。她曾为《大西洋月刊》、《Motherboard》、《Audubon Magazine》、《The Verge》和《Fast Company》等杂志撰稿。当她不沉迷于科学时,Alex 喜欢旅行、徒步、瑜伽,以及(尝试)烹饪新食物。

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