美科学家细胞培养人造阴茎:助男性恢复雄风

2014年10月10日 09:32   新浪科技 微博    收藏本文     
作中的阿塔拉教授工作中的阿塔拉教授

  新浪科技讯 北京时间10月9日消息,2008年,美国威克森林再生医学研究所,安东尼·阿塔拉(Anthony Atala)和同事们正焦急地站在一旁,注视着眼前的两只兔子,看看它们能否顺利完成性交。他们的担心很快就被证明是不必要的:放到一起不到一分钟,雄兔便爬到了雌兔的身上并顺利完成了交配。

  免疫排斥与心理障碍

  这对于外人来说似乎并无什么特别之处,但对于阿塔拉而言,这件事意义重大,因为它证明了他自从1992年以来一直在为之奋斗的一项概念,即阴茎是可以在实验室内人工培养并最终移植到人类身上的想法,从理论上来看是可行的。这次试验中的这只雄兔是全部12只由阿塔拉对其阴茎进行了生物工程改造的实验对象之一,全部的12只兔子都开展了交配试验,结果有8只展示了射精的迹象,有4只成功地让母兔怀孕并产下幼崽。

  在开展这项实验的一年之后媒体对这一成就进行报道时难掩兴奋之情,这是可以理解的。不仅仅是因为这件事本身充满了新闻价值——想象一个整天在实验室里研究如何培养阴茎的男人——但同时这件事也确实极有意义,因为如果成功,那将切实造福很多由于各种原因,如生殖器缺陷,外伤,阴茎癌症手术等而导致阴茎损伤的男性。

  目前,对这类患者仅有的医疗手段是从患者自身的大腿或前臂上取得皮肤和肌肉并进行“阴茎再造”。在其内部植入阴茎假体之后可以部分恢复患者的性功能。这种阴茎假体可以是一根可伸缩的棒状体,此时阴茎基本处于半僵硬状态,因此会难以隐藏;或者也可以采用可膨胀型棒状体,但这就需要在患者的阴囊中植入一个盐水泵。这两项技术在上世纪70年代左右相继出现。但这样的做法本质上是非常简单粗暴的解决方案,也会让患者感到痛苦而难堪。

  或者还有另外一种选择,那就是从其他人身上进行阴茎移植,但这样做存在免疫排斥风险。使用抗排斥药物可以降低移植阴茎体坏死的风险,但这些药物本身具有严重的副作用。移植阴茎同样会带来心理方面的问题,尤其是像阴茎这样极为私密的器官。2006年,一名中国人成为首位接受阴茎移植手术的病患,在经过长达15个小时之后才完成手术。但仅仅过了两周,医生们就不得不在患者和患者妻子的要求下摘除了刚移植成功的供体阴茎。

  阿塔拉希望他的这项技术将缓和这种来自免疫系统和心理方面的困难,因为他采用的阴茎再生技术完全基于患者自身的细胞。他解释说:“阴茎结构本身实际上要比你想的要长得多。在盆腔内还有不少延伸部分,因此不管是何种程度的损伤,仍然有很高的希望可以获得可以加以使用的细胞。”

  克服困难

  阿塔拉生于秘鲁,目前他是一位泌尿外科医生,再生医学教授,领导者一个300人的医学研究团队。这位温文尔雅的医生是他所在这一领域的开拓者。

  在一些人看来,利用工程方法改造或制造人体器官听起来就像是科幻题材,但在阿塔拉看来这样做将是必不可少的。随着我们的寿命越来越长,我们的身体器官会在这一过程中逐渐衰老,加上资源捐献器官的来源一直都不能满足需求,器官一直方面的情况会变得不断恶化。因此如果他能够以一种可靠且有效的方式实现再生人类器官,那么这将极大地改善人类的生活质量。在2006年,阿塔拉和他的研究组宣布了他们的首个成功的生物工程器官移植案例,移植的是一个膀胱,他们在1999年为7名患者进行了移植手术。今年早些时候,他宣布他们在2005~2008年间成功地为4名妇女植入了生物工程改造的阴道。尽管有了所有这些成功,阿塔拉表示阴茎仍然要比这些已经成功的器官更加复杂。

  器官的复杂性,从扁平结构,如皮肤,向柱状结构,如阴道,再向中空的非柱状结构,如膀胱逐次递增。而相比之下,跟所有这些器官相比较,阴茎的复杂性则是远超过它们的。阴茎内部有一个海绵体,这是非常特殊的结构。在阴茎勃起的过程中,神经系统的信号会刺激阴茎海绵体充血并实现膨胀勃起,大大增加阴茎的长度和硬度。

  阿塔拉在谈到上世纪90年代工作情景时表示:“我们当时完全被困住了。当时即便是再生医学这个学科本身都还是全新的事物。我们完全不知道该如何实现这种结构,更不要说使它能够具备正常阴茎的功能了。”然后到了1994年,阿塔拉意识到或许他可以向大自然寻求帮助。利用一种为皮肤生物敷料而开发的技术,他将得到的捐赠者阴茎浸泡在柔和的酶溶液中洗涤,时间持续数个星期,目的是去除所有捐赠者的细胞。

  詹姆斯·余(James Yoo)是阿塔拉团队中的一名成员,他解释说:“基本上处理完之后就只剩下胶原体框架结构了。你可以将其想象成一栋楼房,如果你将其中所有的家具装饰盒人员全部清空,但房子的整体结构仍然保留了下来。然后你在其中换上新的家具装饰和租客。这基本上就是我们的设想,阴茎结构本身只是建筑架构,而装饰和租客就是患者自己的细胞。”

  因此接下来的一步是使用患者自己的细胞去重新在这一被腾空的结构中播种,使用患者自身的细胞,从患者自身残存的阴茎细胞中活体取样并进行培养。平滑肌细胞在阴茎勃起时处于伸展状态,从而允许血管充血并导致阴茎膨胀。这是首先要植入培养的细胞种类,然后是内皮细胞,它们构成阴茎血管和淋巴管的内壁材料。当这一切就绪之后,经过生物工程改造的阴茎体便可以被移植到病患身上了。

  前路漫漫

  那么为何在成功完成工程改造阴茎之后的长达6年时间里,他们都没有能在人类身上实现同样的成功?阿塔拉对此进行了解释,他认为这样的情况是司空见惯的,将一种技术进行拓展应用有时候会非常困难。他说:“即便我们可以在很小的哺乳动物身上获得成功,要想进一步在更大体型的生物体身上进行相同的应用,我们仍然需要对所用的技术手段,流程,细胞配比等一系列的方面做出更改。这基本上就是我们在兔子实验获得成功之后一直在做的事情。”

  但他们的确已经取得了令人鼓舞的进展。阿塔拉小组已经制成好几个生物工程改造的人类阴茎体。尽管这些阴茎体还无法达到可以用于手术移植的程度,但阿塔拉小组已经开始对这些产品的安全性和有效性进行验证。有一台专门的机器对这些人造阴茎进行拉伸,压缩或扭曲,以便确保它们能够应对正常的日常生活状态,另外还有一台液体泵会尝试让这些人造阴茎实现测试勃起。这些人造阴茎的切片也正在开展遗传学,分子学以及生理学方面的各项检测。

  阿塔拉表示:“这是一整套缜密的测试计划。我们现在正在尝试获得美国联邦食药监局(FDA)的授权许可,这样我们就能确认我们的产品各方面已经趋于完美,这样就可以着手准备首次临床人体试验了。”

  不过,研究组成员们都回避了给出首次临床试验确切日期的问题,只是表示这一测试应该会在未来5年内进行。阿塔拉表示:“最终我们的目标是整个器官,但我们的初步计划目前只是对部分器官进行移植。”

  期待临床试验

  简单来说,这就包括为部分损伤的阴茎提供部分再造的部分移植供体,但也包括替代掉部分受到破坏的阴茎并帮助恢复其勃起能力。加州大学旧金山分校的泌尿学家汤姆·刘(Tom Lue)表示,阴茎海绵体的退化是老年人阳痿问题的主要原因。一些疾病,如高血压或糖尿病都可能导致阴茎膨胀组织的损伤——其结果便是阴茎海绵体无法充分充血并实现勃起。

  刘表示:“给我100名70岁以上有阴茎勃起障碍的老年人,我可以打赌其中90%以上的人的阴茎内部有这样的损伤现象。”外伤或阴茎持续勃起障碍,即患者的阴茎连续数小时甚至数天连续勃起的病症,也会对阴茎造成损伤。刘说:“如果你替换掉受损的海绵体组织,你的阴茎勃起功能会有很不错的改善。”

  目前,利用生物工程方法构建阴茎的海绵体正是阿塔拉研究组的兴趣之一。刘同样对此感兴趣,他希望能帮助患者重新获得勃起的能力,但这只能针对那些阴茎受损没有那么严重的患者,比如那些由于前列腺癌或直肠癌接受过手术的人士。由于调节阴茎勃起的神经会穿过直肠和前列腺抵达阴茎,在手术中可能对这一神经造成损伤,就会造成术后患者的阴茎勃起障碍。再或者就是那些遭受了一定程度外伤的人士,他们的阴茎由于海绵体无法实现充分充血到导致勃起不充分。

  利用微创手术来重新建立神经系统与阴茎之间的联系是可能的,但效果常常不甚理想。刘目前正在测试,是否可以通过向阴茎基底注入干细胞可以刺激该处的神经和细胞生长。他的工作或许将可以帮助阿塔拉等人,在他们首次开展临床人体实验的时候帮助实现神经与血管的再生。在从事人体阴茎生物工程学研究22年之后,阿塔拉对于开展正式临床实验的那一天充满着兴奋和期待之情,当然,他并不是唯一这样想的人。(晨风)

文章关键词: 人工阴茎生殖器干细胞

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