老鼠实验：实验室里“种”出老鼠腿

 美实验成功利用老鼠本身细胞使其前肢再生 

美国麻省综合医院研究人员近日成功利用老鼠本身的细胞，培植出一具可活动的前肢，这属全球首次，也意味着这种技术有可能让断肢重生。

　　 据报道，研究人员首先剥除老鼠前肢的软组织，留下由胶原蛋白构成的血管、肌肉、骨骼等支架，再将待移植老鼠的细胞注入支架，并放入“生物反应器”培植，提供营养、氧气及电流刺激，经过两到三星期，可生长成新的“生物肢体”，再移植到老鼠身上，再生前肢很快就注满老鼠血液。由于新肢体用老鼠本身的细胞培植，不会有排斥;若应用在人体，接受移植人士将不再需要终生服用抗排斥药。为证明再生前肢可活动自如，科学家将其通电，发现老鼠爪可紧握及松开。

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　　 研究人员已将测试扩大至灵长类动物的前肢，但参与研究的奥特表示，至少要再等10年，才能进行人类生物肢体测试

　猜猜下图中的物体是什么？

　　这看起来像是一截被砍断的老鼠爪子，不过正确答案可能比你想象的更加振奋人心：这截大鼠前肢其实是科学家们在实验室中用活体细胞培育出来的人工产物。尽管尚不完美，但这一技术可能会在未来帮助人们研制出真正具有生物学功能的义肢。

　　“我们目前将研究的重点放在前臂与手掌上，用于模型系统的建立与基本原理的验证。”波士顿马萨诸塞州综合医院的哈拉尔德·奥特（Harald Ott）是培植这条大鼠前肢的主要功臣之一。“不过，同样的技术还可应用于腿和胳膊等其他四肢部位。”

　　“这就像现实版的科幻小说。”佛蒙特大学医学院的丹尼尔·维斯（Daniel Weiss）如是说，他正在研究肺脏的再生。“这是一项激动人心的新技术，但如何制作一条功能齐备的肢体将是一大挑战。”

　　许多接受了截肢手术的患者身上安装的义肢在外观上毫无问题，但却无法像真正的四肢那样发挥功用。现在，市面上又出现了一些利用仿生学的人工义肢，它们可以发挥功能，但不自然的外观依旧是个硬伤。手部移植手术是另外一种解决方案，目前也有不少成功的案例，但为了防止身体出现排异反应，接受移植的患者也需要终生服用免疫抑制药物。

　　而生物肢体（biolimb）一旦成功，以上诸多问题都将迎刃而解。这种肢体由患者自身的细胞“培植”而成，因此不需要免疫抑制药物的辅助，而且它在外观和运动功能上都将与自然状态的肢体十分接近。

　　“这是对生物肢体培育的初次尝试，而且据我所知，目前尚无其他技术培养的复合组织能够达到我们的复杂度。”奥特说。

 

如何做出一条前肢？

　　制作这条大鼠前肢的技术叫做“decal/recel”（分别是decellularization和recellularization的缩写，意为“脱细胞化”与“再细胞化”），之前在实验室中，这种技术已经被用于研制人造心脏、肺脏和肾脏。利用该技术制作的一些简单器官——例如气管和声带——已经被用于移植手术，并在不同程度上取得了成功。不过，它也遭到了一些非议。

 

　　人造器官的第一步是“脱细胞化”：供体的器官/肢体经过去垢剂处理，剥离了全部的软组织，仅留下由惰性的胶原蛋白构成的器官“支架”，从而完好地保留它们原有的复杂结构。在此次培植大鼠前肢的实验里，血管、肌腱、肌肉和骨骼处的胶原蛋白结构在此步操作之后被存留了下来。

　　第二步就是“再细胞化”，这时要将接受移植个体的细胞“种”在“器官支架”上，然后将它们放在生物反应器中培养，让新的组织细胞依附支架生长起来，最终使器官重新恢复“有血有肉”的状态。最终，新的器官上不会留下任何带有供体细胞特征的软组织，所以它也不会被到受体的免疫组织识别为“异己”。这样一来，排异反应就可以避免了。

　　同样是利用脱去细胞再培养的方法，造出一条前臂可比培养气管难得多，因为前者需要培育更多种类的细胞。为了解决这个问题，奥特首先将脱细胞后的大鼠前肢“骨架”置于生物反应器当中，并利用一套人工循环设备为其提供养分、氧气以及电刺激。随后，他将人类内皮细胞注入血管的胶原支架，1个小时之后，内皮细胞重新附着在血管表面。这一步非常关键，他说，因为这样能使新长出来的血管更加结实，而不会在内有液体循环的情况下出现破裂。

　　接下来，他将小鼠成肌细胞、小鼠胚胎成纤维细胞以及人类内皮细胞混合在一起，注入前肢支架中原本被肌肉组织占领的空位。2~3周后，血管和肌肉的重建完成。最后，奥特给前肢实施了皮肤移植手术，终于大功告成。

　　不过，这条前肢的肌肉能用吗？为了验证这一点，研究团队利用电脉冲刺激肌肉，发现大鼠爪子真的会做出抓握动作，而且肌肉的强制性张力达到了新生大鼠肌肉的80%。“这说明我们能实现手掌的弯曲与伸展。”奥特说。他们还为若干只大鼠进行了移植手术，实际检测了这种生物肢体的功效。血管连接完成后，受体大鼠的血液顺利流入了人造前肢的血管，并且能记录到血流的脉动。不过，他们并没有在活体大鼠上测试肌肉运动功能或排异反应。

　　前路漫漫

　　奥特表示，尽管他们已经完成了近百条大鼠前肢的脱细胞化，又给其中至少一半的支架“种”上了新的细胞，但目前需要做的工作还有很多。首先，他们需要在肢体里种上组成硬骨、软骨等其他组织的细胞，观察这些细胞能否再生。下一步，他们必须证明神经系统也能完成重建。前人的手部移植手术结果表明，受体的神经组织能够延伸并穿入新接上的手掌，最终实现对新器官的控制。而人工培植的生物肢体是否也能做到这一步，还有待进一步实验验证。

　　除此之外，奥特和同事们还在论文中展示了灵长类动物前臂成功被脱细胞化（见下图）的成果。目前，他的团队已经开始在灵长类动物的“支架”上培育人类血管细胞，这是通往人类生物肢体技术的第一步。与此同时，他们也开始在大鼠试验用人类成肌细胞替代小鼠成肌细胞并观察效果。不过，奥特指出，大量的后续工作必不可少，在满足人体测试要求的生物肢体出现之前，我们至少还需要等上10年。

　　脱细胞处理的灵长类肢体

　　“这是一次值得瞩目的进步，而且具备坚实的科学基础，不过，哈拉尔德的团队还需要解决一些技术上的难题。”宾夕法尼亚州匹茨堡大学的史蒂芬﹒巴蒂拉克（Steven Badylak）评论说，他曾经在猪肌肉组织制成的支架上进行移植体培育，并在13名病人当中成功实现了腿部受损肌肉的再生。“在所有这些问题当中，血液循环可能是最棘手的一个，而且你必须确保内皮细胞能覆盖到最细小的毛细血管，这样它们才不会塌陷并导致血栓，”他说道，“不过，将已知的生物学基本原理投入实际应用其实是一个工程问题，工程师们就是这么做的。”

　　其他一些研究者提出了更多批评意见。“对于手这样的复杂器官而言，其中的组织和结构实在太多了，因此这种方法肯定是不现实的。”奥地利维也纳大学的奥斯卡﹒埃兹曼（Oskar Aszmann）说，他曾经发明了一种可以用“意念”控制的仿生手。“而且，要想让一只手实现有意义的功能，就必须让它长满成千上万的神经，这在目前依旧是一个无法逾越的难关。所以，尽管这是一项很有价值的工作，但它在当前只能停留在基础研究阶段，而无法进入临床实践。”

　　奥特设想，将来人类的器官捐赠计划或许也将囊括四肢捐赠。用于再生血管的细胞可以从受体的小血管中获得，而肌肉细胞则可从大腿等部位的大型肌肉中取得。“如果提取大约5克（的肌肉组织），就能从中培养出人类骨骼肌成肌细胞。”

　　仅仅在美国就有150万的截肢者，因此此项肢体再生研究具有重要的意义，奥特如是说。“目前，如果你失去了胳膊腿，或是因为癌症治疗、烧伤等缘故损伤了部分软组织，能供你选择的治疗方案是很有限的。”

科学怪人完成了一百只老鼠的头部移植，希望有一天能用在人类身上
　2013年，中国的外科医生任晓平进行了一次具有历史意义的外科手术：他主要的是切下一只老鼠的头，将其附在另外一只的身体上。信不信由你，他创造的这种奇怪的生物实际上存活了几分钟——它睁开了它的眼睛，甚至试图自己呼吸。这个手术是成功的，自那以后，这个古怪的医生和他的团队对超过1000只老鼠进行头部移植。

　　在每次手术中，任博士试图完善他的操作步骤，通过使用微型管携带含氧血液从老鼠的大脑流通到它们的身体，在超过1000次移植之后，结果不是很令人鼓舞——在程序完成后，老鼠睁开它们的眼睛，自己呼吸，甚至表现出运动的迹象，但到目前为止，其中的每一只老鼠都没存活超过一天。这听起来很可怕，甚至有点不道德，但任博士因取得的成功而积极于他的实验，而且他想要继续实验其他生物。根据华尔街日报报导，他计划进行下个头部移植的实验的对象是猴子，希望创造出第一个灵长类的头部移植，而且能够生存和自己呼吸至少一段时间。

　　

　　任博士之前是在辛辛那提的大学里工作，因为政府提供了高达160万美元的基金支持他的实验而搬回了中国。他现在希望得到更多的津贴支持他接下来的猴子头部移植实验。这个夏天，不幸的是，跟随任博士的医生仍在怀疑他的工作，称其为‘科学怪人’。“这整个想法就是可笑的。”纽约医学伦理学教授Arthur Caplan对《华尔街日报》说。

　　Robert Truog,——哈佛大学医学院生物伦理学中心的主任，补充道头移植会对个人身份产生深远的影响。

　　

　　但是中国政府并不为此批评感到困扰——华尔街日报报导说（中国）政府愿意支持像任博士一样研究科学的人，因为这将会帮助实现他们的终极目标——成为科学强国。“中国此刻想要成为顶尖，”任博士说，“如果你认为这个研究真正有益的话，中国能够提供资源支持你。”

　“政治领导人想要看到中国人赢得诺贝尔奖。”在英国诺丁汉大学的当代中国研究教授Cong Cao 补充道。

　　

　　据任博士所说，如果头部移植可以完善，那么有一天医生就可以帮助那些脑部好而身体坏了的病人。有趣的是，他并不是唯一一个相信头部移植的潜在性的。几个月前，我们写到的富有争议性的外科医生意大利科学家卡纳维洛，则准备将一个人的头接到另一个人的身上。

　　事实上，任博士的团队使用的技术跟卡纳维洛教授的相似——他们相信用一把超锋利的刀切断脊髓，干净的切落将能够有机会更好的融合在一起。尽管似乎没有帮到老鼠很多……

科学家培育出半人脑老鼠 混种大脑生物引担忧
据悉，科学家通过研究使得实验小鼠长出了“一半人类大脑”。拥有此大脑的小鼠不仅仅比同类更加的聪明，还在记忆和认知方面表现突出。但部分科学家表示担忧，像科幻《深海狂鲨》出现的高智商危险动物该怎样应对，尽管研究负责人声称这种潜在威胁十分有限！

 

 

　　研究人员称，对小老鼠注射一种未成熟的人类大脑细胞——胶质细胞，将导致它们的大脑变得特殊，像人类大脑一样聪明。人类大脑胶质细胞可支持大脑细胞发育，形成大脑细胞结构，供给营养物质，当注射老鼠大脑之后可加倍生长，替代老鼠大脑相同类型的细胞。

　　虽然老鼠仍有自己的大脑神经细胞，但是人类胶质细胞可以在老鼠大脑中传递和存储信息。科学家对“半人脑老鼠”测试结果显示，它们比普通老鼠具有更好的记忆能力。他们认为，人类大脑胶质细胞可显著提高老鼠大脑记忆力。

　　这项研究对科学家带来了希望，未来通过注射植入人类大脑细胞可使动物们变得更加聪明。

　　此外，这项研究还引起伦理争议，究竟“混种大脑”可适用于哪些领域?研究负责人、美国罗彻斯特大学医学中心研究员史蒂芬-高德曼(Steven Goldman)博士称，我们决定不将人类大脑细胞植入猴子大脑。我们并不是在老鼠身体上培育人类大脑，只是提高老鼠大脑神经细胞系统的效能而已，因此并不会出现类似人类的附加能力。

科学家造“人脑”老鼠可以走出迷宫

美国科学家近日公布了一个创新研究，他们将人类大脑的一个关键基因绞接到老鼠体内，据信正是这种基因在大约50万年前赋予了人类语言能力。结果发现接受了这种特殊移植的“超级老鼠”认知灵活性有了提升，实验中能更快在迷宫中找到食物。

    科学家通过基因工程，让数百只老鼠携带有人类的Foxp2基因，这是一种跟说话和语言有关的基因。在2009年的一次研究中，携带有人类Foxp2的老鼠会发育出更加复杂的神经元和更加有效的大脑回路，基于此美国麻省理工学院的神经科学家克里斯蒂安·斯科尔维斯和安·格雷比尔带头，开展了训练老鼠找到迷宫中巧克力的实验。这些老鼠可以选择使用实验室仪器等做界标，或者是依靠地板的感觉来帮助寻找。研究人员发现携带有这种人类基因的老鼠只需7天就能学会找到巧克力的路线，而正常老鼠则需要10天。然而，在移除界标或是消除地板质地区别后，两种老鼠表现就一样了。研究人员认为这证明这种人类基因发挥的作用就是增加认知灵活性，让大脑有意识地去记忆。

通过老鼠实验发现- 适度晒晒太阳 有助身材苗条

都说多晒太阳帮助补钙。英国爱丁堡大学和南安普敦大学一项联合研究显示，晒太阳还有助保持身材苗条。

研究人员通过老鼠实验发现，把过度喂食的实验鼠暴露在紫外线下，不仅体重增长放缓，与Ⅱ型糖尿病相关的重要指标，如血糖水平、胰岛素抵抗指数等也没有出现异常。研究人员认为，机体适度暴露在紫外光下有助皮肤释放出一氧化氮，它是新陈代谢中的重要物质，可减缓发胖的速度和延缓Ⅱ型糖尿病的发病。

不过，千万记得晒太阳要适度，不然还有皮肤癌等着你。