科学家8周造出活体人工食管，成功让猪重新吃下第一口饭|人体试验_新浪科技

来源：DeepTech深科技

如果一个孩子从出生开始就无法吞咽，他该如何吃饭？

Casey Mcintyre 就是这样一名先天性食管闭锁患者，尽管他才 2 岁，但已为治疗该疾病接受了多次手术。其实早在出生之前就被医生告知其食管可能存在严重的问题；Mcintyre 在出生后进一步确诊，食管缺失了足足 11 厘米，也就是说食管未与咽喉及胃形成连续通道。

Casey Mcintyre（来源：BBC）

目前，针对这种疾病的一种治疗方案是将患儿的胃上移至颈部，以填补食管缺损，再直接与咽喉后部相连；另一种治疗方案则是移植部分结肠来连接食管闭锁处。

尽管这类疾病可通过手术治疗，但对年龄较小的患者而言，整个治疗与恢复过程十分漫长，尤其是术后吞咽功能恢复阶段，他们需通过胃管获取营养。多次手术也会带来一些副作用，例如对患者的声带也会造成损伤。

Mcintyre 的父亲 Sean Mcintyre 表示：“Mcintyre 一半的时间都在医院中度过。如果能在孩子生命早期进行一次手术，移植一段功能正常的食管，那将足以改变他的人生。”

食物经食管输送到胃（来源：BBC）

如今，一项研究成果让这份期待有了实现的可能。近期，英国伦敦大学学院（University College London，简称 UCL）团队首次在大动物模型中验证了工程食管去支架依赖的能力与肌肉收缩功能。研究人员培育出生物工程食管，成功将其植入到猪体内，恢复了进食能力，并具备吞咽功能。

由于移植物采用动物自身细胞培育而成，因此无需使用免疫抑制药物。基于这项技术，医生可在患儿手术中收集自体细胞，结合预先制备的猪组织支架，为其构建功能性食管移植物。

这项研究为治疗先天性食管闭锁等食管缺损疾病提供了新方案，尤其对于目前临床上缺乏治疗方案的长段食管缺失患儿。该技术展现出巨大的临床应用潜力，也为后续推进人体试验奠定了关键基础。相关论文发表于 Nature Biotechnology。

Nature Biotechnology）

长期以来，伦敦大学学院儿科外科医生、研究员 Paolo De Coppi 团队致力于探索先天性食管闭锁的治疗方案。此前，该团队已经在鼠食管上培养出小鼠细胞，并成功移植到小鼠体内，他们还曾将猪源支架移植到兔子体内。

基于前期的技术积累，研究团队进一步将技术推进到大型动物模型，移植物制备流程用时 8 周。他们选择了 10 公斤重的迷你猪（世界上已知最小的家猪品种）作为动物实验模型，原因之一是它们在体型和细胞构成方面与儿童最相似。

研究人员首先从受体猪的腹直肌和腹直肌鞘中获取 5×5 毫米的活检组织样本，并用它们制备了两种细胞——周细胞样肌源性前体细胞和成纤维细胞。然后在 6-7 周扩增后，以 7:3 的比例微注射到猪源脱细胞食管支架中，再通过生物反应器进行 1 周的成熟培养。观察结果显示，这些细胞成功在支架上定植并增殖，最终形成结构完整的食管移植物。

生物反应器培养后，细胞逐渐适应缺氧环境（来源：Nature Biotechnology）

随后，外科医生从 8 只受体猪身上切除了 2.5 厘米长的食管段，并用食管支架段替换了这些食管段。这些移植物表面包裹着可生物降解的管状支架，后者的作用是促进血管新生。实验结果显示，在为期 6 个月的观察期中，8 头猪中有 5 头猪成功存活，实现了 63% 的实验成功率。

为进一步验证移植物的再生效果，研究团队首次利用空间转录组学技术，绘制了植入组织结构中的基因图谱。从空间转录组学分析结果来看，术后1个月，移植物已形成具有食管组织特征的细胞，并且上皮细胞、成纤维细胞、平滑肌细胞等细胞类型的比例随时间推移逐渐接近于天然食管。

移植物的肌肉收缩力与神经肌肉再生能力呈相关性（来源：Nature Biotechnology）

手术 4 个月后，受体猪无需内镜干预即可自主进食，并且其肌肉收缩、神经传导以及血管功能均正常。在实验进行到约 6 个月时，研究人员还检测到受体猪的神经细胞簇，证实了移植物神经再生的可行性。实验表明，人工设计的食管能够收缩，具有足够的力量和协调性，进而能够实现正常的吞咽功能。

值得关注的是，一方面，在整个实验过程中，研究人员并未对受体猪使用免疫抑制药物。通过使用自体细胞并去除支架中的异种抗原，未观察到明显免疫排斥反应。

另一方面，从取材到获得可移植食管的过程的 8 周时间，与临床长段食管闭锁患儿接受择期手术前的等待时间高度契合。这两方面的进展对未来的临床转化来说，都释放了积极的信号。

食管是非常复杂的器官之一，由于它没有独立、吻合的血管蒂，不能像其他器官那样进行传统移植。所以，在人体试验之前，必须使用能够高度反映人类器官结构和功能的动物模型验证。

澳大利亚昆士兰大学弗雷泽研究所外科医生 Andrew Barbour 表示：“能够生成具有必要组成成分且功能正常的食管，这一成果令人瞩目。”他补充说，尽管移植的食管在实验初期形成了一些瘢痕组织，但可喜的是，随着时间推移瘢痕组织逐渐减少了。

研究团队希望这种方案能够在 5 年内进行人体试验，并早日走向临床治疗。不过研究团队指出，该方案主要针对儿童患者设计，若未来用于治疗食管癌等成年人疾病，仍需要进一步优化制造工艺和血管化策略。也许这项技术无法在短时间内改变先天性食管闭锁的临床现状，但它提供了一种新的希望：用再生而非替代，来重建人体复杂的器官之一。