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董磊:借脾脏“种植”出其他器官

2023-01-01周洁

新民周刊 2022年47期
关键词:种植二氧化硅脾脏

周洁

“是一种开天眼的感觉,这种快乐没办法用语言表述和分享。”南京大学生命科学学院副院长、教授董磊接受《新民周刊》采访时,描述了科研工作中拨云见日一刻带来的愉悦。他说,科学家大部分时间都处在具体实验的繁琐流程中,甚至看上去可能不那么“科学”,但一旦发现科学真理的一角,会让人多巴胺激增,产生出无与伦比的满足感。科研,让人“上瘾”。

董磊目前正在做的在脾脏“种植”肝脏的研究备受学术界瞩目。除在再生医学领域有重大发现外,董磊还是学校有名的“斜杠青年”,他的科研兴趣相当广泛,在微生物、生物材料、药物递送、肿瘤治疗等方向都有涉猎。他的研究角度也总是有些与众不同,例如,在大家都研究肿瘤的致病机理时,他反其道而行,希望破解人为什么不得肿瘤的原因。“肿瘤细胞其实一直存在于人体内,基因突变也是每时每刻都在发生的,那为什么大部分人在大部分时间内不长肿瘤呢?真正弄清这一点,或许可以找出更彻底的解决肿瘤问题的办法。”

肝脏,每个人只有一个,它是重要的代谢器官,并且在身体里面发挥着解毒、去氧化、储存肝糖原、合成分泌性蛋白质等关键性功能。

肝脏又是公认相对“沉默”的器官,累了病了也轻易不会喊疼,因此很多人发现不适时,往往进展成了严重肝脏疾病,最严重的情况只有肝移植才能救治。然而,肝移植所用肝源稀缺,每年都有大量的肝病患者因此而无法得到及时治疗。

南京大学生命科学学院副院长、教授董磊(左三)和团队。

依靠人工技术制造器官,一直是科学家探索的目标,如果可以“制造”肝脏,那么人源肝脏供体短缺的问题就迎刃而解了。董磊及其团队长期的理论研究和实验探索,正是在寻找一种特殊的方法,从脾脏中“种植”出肝脏。

脾脏变成肝脏,听上去有些天方夜谭,但研究人员在活小鼠身上已经成功实现了这一目标——改造脾脏的组织结构后,将肝细胞移植到小鼠的脾脏中,几个月后,这些细胞不仅能在免疫排斥中存活,还生长成类似肝脏的结构,在切除小鼠90%的肝脏后,这个由脾脏转化而来的类肝脏器官发挥了肝脏的功能,实验小鼠得以存活。

“目前已有技术下的器官再生,尽管在组织微结构上很像天然器官,却始终无法重建出足以支持器官正常运转所需的丰富、成熟、结构完整的血管网络。因此,我们另辟蹊径,把体内相对来说不那么重要、但拥有丰富血管的脾脏转化为一个重要器官。”董磊补充道,脾脏能够转化的器官也有一定的局限性,比如由脾脏转化的肝脏,它可以承担代谢、分解等维持生命的基本功能,但缺少胆管系统,无法将肝脏分泌的胆汁直接输送入肠道。

医學研究的根本目的是治病救人,如果一项研究只能停留在实验室阶段,就体现不出它的价值。

让人兴奋的是,除了肝脏,脾脏还有潜力“变成”胰岛、甲状腺等器官,这意味着I型糖尿病、甲状腺疾病的病人通过器官移植也有机会获得更好的生活质量。

据了解,董磊团队围绕脾脏基质改造和原位组织再生,开发了一系列生物学和材料学技术,开展了多种方法和多种组织的探索,“目前动物实验已经取得了不错的效果,未来还将有许多新的发现”。

斜杠青年不是一天炼成的。“我上学的年代,大家都说21世纪是生命科学的世纪,所以大学选择专业时,毫不犹豫选择了生命科学。一开始被动地接受课题组分配的任务,积累了很多当时看起来没有什么关联的经验,当我自己开始做科研时,发现没有知识是无用的。”

董磊告诉记者,把脾脏转化为肝脏这个想法,正是源于此前做过的脾脏相关其它项目,了解了脾脏的组织结构和相关特点,“如果没有之前的工作,你很难注意到这个器官”。

从事科研事业多年,董磊深知有时候问题的解决,靠的是“灵机一动”,而所谓的“灵机一动”,则依赖于研究者自身的知识宽度和深度。“有些问题解决不了,不是真的解决不了,而是因为你始终盯着某一个点或角度,不知道还有其他的解决路径,好比去一个目的地,你只认识一条路,一旦这条路堵车了,你就只能被动等待,但如果你知道还有另外的路,你一定另择一条路来走。我想这也是交叉学科人才受到重视的原因,因为他们有很多备选的路,换一条路或许就是海阔天空。”

董磊给记者举了个例子,在做脾脏基质改造时,因为脾脏组织是半流动性的,缺少必要的细胞外基质,如胶原蛋白等,导致肝脏细胞缺少可“抓握”的点,无法扎根生长。想要肝细胞长在脾脏里,必须对脾脏组织进行结构改造。而改造这块“土壤”,是研究团队面临的第一关。“我们想过很多办法,比如向肝脏内注射来自肿瘤的活性物质,很有效果,也是我们第一个工作采取的方案,但后来考虑到有可能会诱发肿瘤,我们换了一个很不常用的方法—— 用二氧化硅微粒来刺激脾脏,效果也非常明显。二氧化硅可以认为就是沙子,此前我们做过尘肺病研究,解析了二氧化硅导致肺部纤维化的原理,虽然对于健康的肺来说,二氧化硅微粒的危害很大,但放到我们这个课题中,它的这个特性正是我们所需要的。”

从最初一个想法到动物实验的成功,项目花了董磊近10年的时间。“为了验证某个设想,很多时候你需要反复测试、改进、优化,而生物学实验要比其他实验要繁琐得多,不仅涉及试剂、材料很多,流程复杂,而且周期也很长。整体上,大部分时间内,研究者不得不淹没在枯燥漫长的实验过程中。”

科研难,科研苦,那是什么让董磊求索至今?“解决了这些具体困难后,当你有幸触及到关键问题的本质,找到了解决的路径,看到这个世界运转某些尚不为人知的规律,所能收获的巨大快乐是任何金钱、美食、美色都无法比拟的——所谓朝闻道夕死可矣,体验过发现的快乐后,你会对它上瘾。”

董磊介绍,我国在再生医学领域的基础研究是可以与世界先进水平并肩的,但在临床转化方面,仍然落后于世界发达国家,比如日本人工培育出的角膜已经用于眼疾患者的实验性治疗,而美国做了首例人类移植猪心脏手术等等。“医学研究的根本目的是治病救人,如果一项研究只能停留在实验室阶段,就体现不出它的价值。”

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