科学家把菠菜转变成人类的跳动心脏组织！

研究人员成功使用菠菜叶来制造能运作的人体心脏组织，包括可以输送血液的血管。

为了解决器官捐赠长期短缺的问题，科学家一直在实验室里致力于培养各种组织、甚至整个器官。但是，培养一堆细胞只是解决方案的一部分，如果没有持续的血液供给，它们根本就不会生长。

建立精细血管(也称为脉管系统，vasculature)的运行网络是众所皆知的困难，特别是当你到达只有5到10微米宽的毛细血管。血管运送氧气和养分，而实验室培养的组织样本需要它来生长和发挥作用。

现在，藉由使用在植物中找到的细微叶脉网络，由伍斯特理工学院(Worcester Polytechnic Institute，WPI)的科学家领导的团队，成功地把菠菜叶转换成活的心脏组织。

这些科学家在他们的论文中写道：“植物和动物利用在根本上是不同的方法来运送液体、化学物质和大分子，然而在它们的血管网络结构方面，有着惊人的相似之处。”

与其从头开始制造血管系统，研究人员剥离菠菜叶的绿色材料，直到剩下来的是把叶子保持在一起的细微纤维素(cellulose)结构。

来自植物的纤维素，是实验室用来培养样品的重要材料，因为它已经被充分的研究，比得上活体组织，而且很便宜得到。既然许多植物是数量丰富且容易生长，对于这项研究，这些科学家真的是在当地市场购买菠菜。

为了使用菠菜的细微叶脉结构，这个团队让叶子循环在洗涤溶液中，以一种名为去细胞(decellularization)过程，把植物细胞洗掉。

首席研究员Joshua Gershlak说：“我以前在人类心脏做过去细胞的研究，然而当我看着菠菜叶时，它的茎让我想起主动脉。”

“所以我在想，让我们彻底灌注叶子的茎，但我们不确定它会运作，然而结果证明是相当容易且可以复制的，它正在许多其他植物是行得通的。”

这个团队还剥离欧芹(parsley)和甜蒿(sweet wormwood)的叶子，并展示在花生植物须根的技术。

他们期待随着进一步的研究，有可能为不同的组织挑出不同的植物。例如，木材的结构“可能在骨骼工程中是有用的。”

为了在真实的组织样品中测试纤维素支架，他们最终使用菠菜，因为它具有高度密集的脉管，如同心脏组织的高度密集血管。

研究人员将沙拉叶脉管结构与心肌细胞接种，并且在几天之内兴奋地看着，结果心脏细胞开始自发性地收缩，就像在人体组织一样。

您可以在下面的影片中观看这项实验操作。

Gershlak说：“这里的想法是，我们有这种已经具备脉管网络的非常薄且平坦的组织，因此，我们应该有潜在能力把多片叶子堆叠起来，制造出一片心脏组织。”

对于心脏组织受损、在心脏病发作后发生心脏无法再收缩的的患者来说，心脏组织移植是有用的。

到目前为止，这项研究只是一个概念证明，而且这个团队仍然在理解如何将它与活的人体组织整合在一起。

这些研究人员写道：“目前还不清楚植物的脉管系统如何被整合到与生俱有的人类血管系统，以及是否有免疫反应。”

但这个团队是乐观的。

操作WPI实验室的生物医学研究员Glenn Gaudette说：“我们真的相信这种支架有能力来帮助治疗病患。我们还有更多的研究工作要做，但到目前为止，这是非常有希望的。”

“要能够拿到像菠菜叶这种数量丰盛的植物一样简单的东西，然后在实际上把它转变成一种可能有血液流过的组织，真是非常非常令人兴奋，而且我们希望它将在这个领域取得重大进展。”

这不是科学家第一次转向植物来协助培养组织。加拿大渥太华大学(University of Ottawa)的Pelling实验室以他们的技术计划，苹果切片长出人类耳朵，在去年成为头条新闻。

而这不仅仅是生物组织科学家一直在植物系统内部进行的竞赛，上个月，研究人员以能够在植物的茎和叶子内运作的电子循环，设法培养出’生化玫瑰(cyborg rose)’。

使用菠菜也不是为人体组织制造出血管网络的唯一方法。科学家一直在研究使用3D列印来打造血管，并且刚刚报告在列印整个血管网络有限度的成功。

时间会证明哪些方法在实验室外是最实际的，但这绝对是一个令人兴奋与持续观看的东西。

这项研究发表在生医材料期刊(Biomaterials)。