实验室里用多能干细胞有望打印出人脸

多能干细胞还是新“画皮”的故事

预计它将在实验室打印人脸。

在吴宇森的电影《变脸》中，两个主角一个接一个地把脸变得像对方。2005年12月初，这部娱乐观众的电影在法国里昂的一家医院实现了。根据当时美联社的报道，一名法国妇女被狗咬后毁容。在接受了世界上第一次面部移植后，她有了一个新的鼻子、嘴唇和下巴，成为现实中第一个“变脸”的人。手术后，医院发表声明称，这名妇女在器官移植后“状况良好”，看起来“正常”。

面部移植的风险

根据美国网站“趣味科学”最近的一份报告，全世界有30多人接受了面部移植手术。业界的讨论也从最初的恐慌转向了各种改进技术的建议。面部移植作为面部畸形或缺损的治疗手段，极大地提高了患者的生活质量，人们对它的需求日益增加。迄今取得的结果令人鼓舞。

当然，这种医疗实践仍有很大的改进空间，它仍处于初级阶段，实践的数量很少。其中，组织排斥是主要问题，这意味着患者可能需要终生服用高剂量的免疫抑制剂，并有患癌症、肝衰竭和肾衰竭等疾病的风险。此外，患者很难在血型、年龄、肤色、头发颜色等方面匹配献血者。此外，手术后，人们的面部表情、动作和感觉是否正常也是一个问题。新面孔可能只有几个表情。因此，许多因素使得面部移植难以成为常规手术。

归根结底，病人接受的是一张以前属于别人的脸。即使手术成功了，病人能否调整自己的思维，平静地面对新的面孔？这会造成巨大的心理压力和痛苦吗？所有这些都成为病人和医生心中挥之不去的问题。

多能干细胞可能会承担沉重的责任。

然而，如果一张新的脸可以使用病人自己的皮肤，如果它是在实验室“构建”的，会发生什么？放弃面部移植进入一个新领域需要多长时间？

作为回应，科学家说干细胞可能能够承担这一重要任务，特别是多能干细胞，它可以再生人体内的任何细胞。科学家首先从捐赠的多余体外受精胚胎中提取多能干细胞，但现在他们可以通过对成熟细胞(如皮肤中的细胞)进行重编程来获得多能干细胞。这意味着科学家可能能够提取一块皮肤，对其中的细胞重新编程，使其进入多能状态，然后将其作为制造许多活组织(如人脸)的起点。

制造皮肤当然比制造特定类型的细胞更复杂，但是这个领域的研究人员已经取得了显著的进展。目前，科学家使用多能干细胞来产生多种类型的皮肤细胞，包括表皮中的角质细胞、黑素细胞和真皮中的成纤维细胞、脂肪细胞和巨噬细胞。美国研究人员将干细胞产生的成纤维细胞与皮肤表皮角质细胞结合起来，创建了一个全层人工皮肤模型。然而，将更多具有复杂功能的细胞类型和组织(如毛囊和汗腺)植入皮肤是未来科学家面临的主要挑战。

此外，科学家们只在少量组织的小规模生产方面取得了显著的进展，在生产足够的细胞来培养移植用的面部之前，还有很长的路要走。然而，技术一直在进步，机器人技术的快速发展和搅拌生物反应器的出现使得制造大量细胞变得更加容易。细胞印刷等技术的出现也意味着科学家可以通过将细胞排列成三维结构来制造更复杂的组织。尽管这种技术目前还处于早期发展阶段，但科学家们预计它最终会被用于将细胞和结构蛋白(有时也称为生物墨水)结合起来，根据软件生成的模板打印出完整的面孔。

尽管技术壁垒正在慢慢被突破，但目前，使用多能干细胞制造其他细胞的主要缺点是它们的功能有限。与体内细胞相比，实验室制造的细胞通常表现稍差。然而，用于模拟人类环境的3D组织培养系统可能能够在解决该问题中发挥作用。

此外，制造电池的技术很少完全标准化。用于移植的细胞需要有最好的质量。如果不能培养到完全合格的标准，移植可能会导致免疫排斥或肿瘤等问题。

要实现“变脸”还有很长的路要走

尽管要达到这个目标还有很长的路要走，但好消息是，这次旅行无疑会给我们带来更多直接的好处，尤其是在疾病建模和药物研发领域。科学家已经用人类皮肤来模拟环境，如糖尿病伤口愈合和皮肤癌。随着多能干细胞技术的成熟，科学家可能能够生产更大规模的人体组织用于各种条件的检查，提供比动物模型更好的预测能力。

简而言之，从活组织中获取细胞，生成并扩增干细胞系，将它们分化成各种皮肤细胞，然后将它们编程为可移植组织，仍然是一项长期而艰巨的任务。即使我们已经解决了细胞功能和生产规模方面的问题，用病人自己的皮肤来培育新面孔的技术也需要更全面和广泛的安全测试。最近，科学家们在将多能细胞产生的视网膜组织移植到一名日本妇女的眼睛里方面取得了令人鼓舞的进展，但是仍然需要几十项技术进步来生产用于面部移植的皮肤。

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