跨学科的团队扩大功能性声带组织在实验室

威斯康星 - 麦迪逊大学的科学家已经成功地在实验室里不断增长的功能性声带组织,对语音还原到谁失去了他们的声带肿瘤手术或其他伤害的人的一个重大步骤。

博士。 弥敦道Welham摄,一个语言病理学家,并从几个学科的同事,能生物工程学家能够传输声音声带组织,他们在今天的杂志科学转化医学发表的一项研究报告。

大约20万美国人的声音遭受损害,且多有到声带粘膜,即振动空气移过他们专门组织的损伤,从而产生声音。而胶原蛋白和其他材料的注射可以帮助一些在短期内,Welham摄表示,没有多少可以为谁有较大的损坏或删除的声带地区的人来完成。

“声音是一个非常了不起的事情,但直到出了问题,我们没有多想,说:” Welham摄,手术在医学和公共卫生的UW学院副教授。 “我们的声带是由具有足够的灵活性,以振动,但强大到足以一鼓作气每秒数百次一起特殊的组织。这是一个精致的系统,并复制一个很难的事情。”

Welham摄和他的同事开始从尸体和四个病人谁了自己的喉删除,但没有癌症声带组织。它们分离,纯化,并从粘膜生长的细胞,然后将它们施加到3-d胶原蛋白支架,可以使用类似于在实验室生长的人造皮肤的系统。

在约两周,细胞生长在一起以形成具有在顶部下方的韧结缔组织,和分层上皮细胞的组织。蛋白质组分析表明产生了许多相同的蛋白质作为正常声带细胞的细胞。物理测试表明,上皮细胞也开始形成一个不成熟的基底膜,这有助于建立针对呼吸道病原体和刺激的屏障。

Welham摄说,实验室培养的组织“感觉就像声带组织”和材料试验表明,其具有的粘度和弹性类似于正常组织的质量。

看它是否能传输声音,研究人员移植了生物工程组织在喉的一侧已被从狗的尸体取出。所述喉附着到人造风管道和温暖,潮湿空气是通过它们烧断。不仅没有组织发出声音,但高速数字成像显示该工程化粘膜振动等上的相对侧上的天然组织。声学分析也显示了两种类型的组织也有类似的声音特性。

最后,研究人员想看看如果组织将被拒绝或已被改造为具有人类免疫系统的小鼠接受。该组织生长,并没有拒绝,在小鼠中有喉细胞捐赠者的免疫系统(通过献血从喉部-细胞捐献者创建)和小鼠不同的人类免疫系统同样表现出色。

“这似乎是改造的声带组织可能像的,因为它是免疫豁免角膜组织,这意味着它不会掀起了宿主的免疫反应,” Welham摄补充说,早先的研究还表明这一点。

以一种方式,组织明显不如真实的东西:它的纤维结构比成人声带不太复杂,但作者说,这并不奇怪,因为人类的声带继续努力,为出生后至少13年。

Welham摄说,声带组织,是免费的癌症是一种罕见的商品,所以临床应用将要么需要银行和人类细胞的膨胀,或使用从骨髓或其他组织来源的干细胞。干细胞可以引发通过在它们暴露于振动和拉力分化成声带细胞“喉生物反应器”。这样的工作由其他实验室,这里包括威斯康星追求。

临床应用还需要时日,但Welham摄表示,验证的原理这项研究是一个“强有力的标杆”一起更换声带组织路线。移动这个有前途的工作推向前进,需要安全和长期的功能更多的测试。

纸上的首席研究员为副研究员长缨玲,在手术的UW耳鼻咽喉科的划分Welham摄实验室的成员。化学研究生 七曜李 是第二作者。 其他团队成员包括博士。将伯林厄姆,一个免疫学专家,先生。马修·布朗,一名研究生在移植师;博士。孙达拉姆gunasekaran,生物系统工程系的材料专家;和博士。 劳埃德·史密斯,蛋白组学专家,博士。 布赖恩·弗雷,副研究员,在化学系。

这项工作是由赠款R01 dc004428和R01 dc010777从耳聋和其他交流障碍(NIDCD)和格兰特R01 ai066219研究所从过敏和传染病国家研究所的支持。 m.e.b.由来自综合医学科学研究所培训资助T32 gm081061支持; e.e.d.被从NIDCD培训资助T32 aq10 dc009401支持。流式细胞术中威斯康星Carbone的癌症中心,这是由准许P30 ca014520从美国国家癌症研究所支持的大学实验室的流程执行。

苏珊·兰伯特·史密斯,医学和公共卫生学院