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CNN报道中国科学家利用组织工程技术为小耳畸形儿童创造新耳朵

(CNN报道)中国的科学家利用3D打印和培养细胞相结合的方式,为5个患有小耳畸形的儿童创造了新的耳朵。

在这项史无前例的研究中,研究人员在首次描述了他们如何从儿童耳朵中收集软骨细胞,并用它们来培养新的耳状软骨。新的软骨是基于儿童健康耳朵的3D打印模型。然后,研究人员将新设计的耳朵移植到儿童身上,并进行了耳朵重建。而这项研究则在本月被发表在《EBioMedicine》杂志上。

研究人员表示:“我们已经能够成功地设计、制造和重建患者特异性的外耳,并且,每个孩子随访2到5年。他们还写道:“尽管如此,仍然需要进一步的努力来最终将这一原型工作转化为常规的临床实践。“将来,软骨特性和临床结果的长期(长达5年)随访,将是至关重要的。”

小耳畸形是一种儿童出生时具有结构异常甚至完全缺失耳朵的情况,这可能导致听力受损。据估计,每5000名新生婴儿中就有一人出现这种情况,这取决于种族背景,拉美裔,亚裔,印第安人和安第斯人群发生率相对较高。一般来说,小耳畸形的治疗选择涉及各种方法的重建手术,例如雕刻附着于身体的人造“塑料耳朵”或使用患者的肋软骨来创造耳朵。

美国康奈尔大学生物医学工程与机械与航天工程教授劳伦斯·博纳萨尔(Lawrence Bonassar)表示:“用于重建小耳畸形的软骨形成已成为组织工程界的一个目标,他没有参与这项新的研究,但单独研究了小耳患者的3D打印耳朵。他指出:“这项工作清楚地表明,用于重建耳和其他软骨组织的组织工程方法将很快成为临床实际。” “生产的组织美学与目前最好的临床程序的预期是一致的。”

“这个概念并不新奇”

波士顿马萨诸塞州眼耳科医院面部整形和重建外科主任Tessa Hadlock博士说,这项新研究中的方法已经成为了一段时间的想法。例如,1997年,研究人员用软骨细胞培养出人耳形状的组织工程软骨,然后将其植入老鼠的背部。

“外科医生一直在尝试提取病人的软骨组织,并将组织分离成单个的细胞成分,然后扩大这些细胞成分,换句话说,让细胞分裂,使得你有更大的细胞或更多的细胞来制造新的一部分,“Hadlock说。

“多年来,我们一直试图从人体中提取细胞,并将这些细胞扩展到聚合物上来生长一种新的结构,而且我们已经在动物身上做了很长一段时间,同时也在美国获得了FDA批准进行一些研究,试图解决所谓的膀胱输尿管返流症状的膀胱问题 。“所以,“这个概念并不新奇,”Hadlock说。

对于这项新的研究,“新颖的点在于,他们第一次在一系列的五个病人中做了这个研究,并且长期的随访显示了耳朵软骨的生长。“她说。

这项研究涉及一名六岁女童,一名九岁女童,一名八岁女童,一名七岁男童及一名七岁女童,全部患有单侧小耳症。

研究人员使用CT扫描和3D打印来构建可降解的生物支架,该支架复制每个病人的健康耳朵的确切3D结构。在研究人员从每位患者的小耳耳朵的软骨衍生出软骨细胞后,将这些细胞接种到支架上并培养三个月。

接下来,一旦根据每个患者的特定耳朵形状生成软骨框架,就将它们植入到5名患者中以重建耳朵。每位患者在植入后监测不同的时间,最长的随访时间为2年半。

研究人员发现,在所有这些病例中,4例新生耳植入术后6个月出现了明显的软骨形成,其中3例患者的新耳朵的形状,大小和角度都与另一只耳朵相匹配,这是健康的。研究人员说,随着研究人员在手术后随访,发现新耳朵保持完好,但其中两例在手术后显示轻微变形。

研究人员将其结果描述为工程人耳形软骨的临床应用中的“重大突破”,但这种方法存在一些局限性。

Hadlock说:“关于这项工作很危险的部分是,当你从人体内移出细胞,并在培养物中培养细胞时,必须将刺激化合物应用于细胞才能使细胞分裂。

她说:“当你使用这些刺激性化合物时,就会冒着从分裂的角度让这些细胞变得不合适的风险。另一种说法是,你实际上可能会形成一种癌症型的不受控制的生长。“在美国,我们对此非常谨慎。”

哈德洛克补充说,另一个限制是研究人员如何使用儿童自己的软骨细胞,耳朵内的软骨细胞,即使他们的耳朵被诊断为小耳畸形有关。

Hadlock说:“由于耳朵不正常,它们本身可能会患病,它们可能不同于完全健康的软骨细胞。“这是我们没有足够的信息。”

依然存在很多挑战

在新研究中描述的方法可以在临床上的小耳畸形患者中广泛使用之前,需要更多的研究。

尽管最近没有对小耳畸形治疗方案的平均医疗费用进行审查,但是由于听力损伤治疗,预计这些治疗方案的陡峭程度会很高,因此经常需要进行多项重建手术。因此,新研究中所描述的方法也可能带来沉重的代价。

研究人员在他们的研究中指出,他们计划继续间断地跟踪研究中的孩子长达五年,并在收集数据时继续报告他们的结果。

Bonassar与三维生物公司共同创立了一家开发用于多种应用的组织工程软骨的公司,他说:“这种特殊方法在小耳畸形上广泛使用的主要挑战是制造和监管监督。他说:“制造这些构建体的方法非常复杂,涉及三种不同的生物材料,它们被组合成一个支架,接种细胞,然后在植入之前培养三个月,以确保整个构建体中细胞的正确分布。Bonassar说,为了帮助成千上万需要这种植入物的患者,扩大这个过程仍然是一个真正的挑战。

他说:“其次,用于这些支架的材料长期保存在体内,长达四年。” “这种植入物可能需要监测四五年,然后才能知道这些材料在人体内的最终命运。”

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