武俠小說裡,有時會有江湖郎中跳出來,吹噓某某神藥有「起死人,肉白骨」之效,這當然只是叫賣的噱頭,傻子才相信。然而現代醫學發展至今,雖然沒法「起死人」,但要讓骨骼、肌肉再生,已非遙不可及的空想。
近日,美國愛荷華大學(University of Iowa)的研究者發明了一種「生物補丁」,能夠讓遭損壞甚至缺失了的骨頭重新生長。
這項研究最大的創新之處,就在於研究者能直接給活體細胞下命令。好比人體內有一間骨骼製造工廠,在過去,只能依靠外來手段作為「中間人」,來和工廠談判以擴大生產。這樣的方法自然花費昂貴,且如果需要經常談判,就比較難達成每次都相同的結果。而通過生物補丁,就能避開中間人,直接告訴骨骼細胞,讓它們製造更多蛋白質,從而增加骨骼產量。
愛荷華大學藥學學院(College of Pharmacy)的教授阿里斯格爾•薩勒姆(Aliasger Salem)表示:「按照傳統的做法,只能經常性地向細胞注射蛋白質,來保證劑量足夠。但我們的新方法是把DNA直接運抵細胞,能在比較長的時間裡保持效果,不需要反反復復注射蛋白質了。」
好處還不止如此。由於人體有免疫系統看守大門,阻擋面相可疑的外來物入侵,它忠於職守,所以有時就難免誤傷無辜,把一些用於治療的東西也擋在門外。而生物補丁是一種「非病毒」的傳遞方式,不會惹怒人體的免疫系統、產生不必要的排異反應。這樣一來,治療成本也能降低了。
生物補丁 生骨有方
生物補丁技術有很大的應用潛力。愛荷華大學牙醫學院(College of Dentistry)的助理教授薩希什•伊蘭戈萬(Satheesh Elangovan)表示,對於那些患有先天畸形,頭部或面部骨骼缺失的人來說,生物補丁能派上大用場。
實驗中,研究人員在一批實驗動物的顱骨上都打了個小缺口,然後分成三組。其中一組的缺口裡放置了膠原做的支架,同時運用了生物補丁技術。四星期後,這一組的成效顯著,新長出來的骨骼幾乎已能覆蓋整個缺口,比不放置任何東西,或是只放置支架、不配合生物補丁的另外兩組都快出許多倍。
這又是如何做到的呢?原來,第一組的支架上,裝載了通常被叫作「質粒」的小DNA分子。這些質粒攜帶著研究者給出的信息——「製造骨骼」。而傷口附近的骨細胞四處遊蕩,有的爬上支架,遇到了這些質粒,便帶著它們一起走,也就收到了生產骨骼的口信。
爲了讓這份信息的傳送更加順利,研究者還像壓縮電腦文檔一樣,設法把粒子縮小一些;他們還讓質粒帶上正電,增加它們對骨細胞的「吸引力」。
這種技術在牙醫診所裡,同樣有很大的應用潛力。假設有人崩了顆牙,手頭寬裕的話,他可能會考慮做個植牙手術。目前的植牙方法,一般是把螺絲形狀的鈦金屬物料植入牙槽骨中,以代替原有的牙根,像建房子時打樁一樣,然後再在「樁子」上鑲嵌人造牙冠等,做出一顆外形、功能都非常逼真的人造新牙。
但有些患者卻沒有這麼幸運,雖然想植牙,他們的牙槽骨卻不夠用,難以撐起鈦金屬假牙根。而生物補丁技術則能增加牙周的骨骼,讓「樁子」順利地打進去。
目前,研究者希望能再創造出一種「生物平台」,來促進新的血管生長。這樣,或許就能讓骨骼生長面積更大,也更為持久了。
斑馬魚相助 變身綠巨人
喜愛養魚的人,對斑馬魚應該都不會陌生。這種水族箱裡常見的小魚,體長不到五公分,身上有藍色或紫色條紋。它的名字就由此得來。而就是這小小的觀賞魚,成為了細胞和基因研究的寵兒。
今年十一月,波士頓兒童醫院(Boston Children’s Hospital)及哈佛大學醫學院的研究者,正是利用斑馬魚,找到了一種能作用於幹細胞,促進肌肉生長的化學物質。這為治療各種肌肉疾病帶來了曙光。今後,這項技術最有可能被用在運動創傷、戰爭創傷引起的肌肉萎縮症上。
該研究的意義,不僅體現在合成肌肉上,更重要的是它提供了一種方法,去尋找讓幹細胞分化成不同人體組織的化學物質。研究負責人、哈佛大學教授雷納德•索恩(Leonard Zon)表示,運用「斑馬魚系統」,就能夠分析每一種人體組織,找到它們「專屬」的物質,好比是為人體繪製一張「地圖」。
科學家們在此次研究中就嘗試了2400種不同的化學物質,用一種快速篩檢方法,鎖定了6種「功臣」。它們能引導幹細胞,合成肌肉。按照這樣的思路,未來或許也可以引導它們合成腎臟、肝臟等,為器官移植助一臂之力。
而這一次斑馬魚之所以成為主角,原因在於它非常容易餵養,每週又可以產大約200顆卵。眾所周知,胚胎是幹細胞的「富礦」。因此斑馬魚對於幹細胞研究來說,就成了非常理想的模型。
成為力大無窮的綠巨人,大概是不少動漫迷、科幻迷的白日夢。而有了斑馬魚相助,或許夢想真能照進現實呢。