2015年12月7日

工程性声带组织

乍看上去

  • 研究人员已经在实验室环境中将人细胞培养成功能性声带组织。
  • 该发现为恢复因癌症手术或其他伤害而使声带受伤的人提供语音功能迈出了第一步。
颈部顶部的喉部图示。 声音障碍通常是喉部声带受损的结果,在这里以橙色显示。Eraxion / iStock / Thinkstock

您的声音与指纹一样独特。它有助于定义您的个性,情绪和健康状况。您说话的能力,以及大笑,唱歌和哭泣的能力,是由于肺部气流以足够的压力推动声带(褶皱)使其振动而导致的。声带是位于气管(气管)正上方的喉部(语音盒)中的一对橡皮筋状组织。它们由几层细胞组成,包括肌肉和一层称为粘膜的弹性层。

约有2000万美国人经常由于声带受损而遭受声音障碍。目前治疗方法有限。威斯康星大学麦迪逊分校的内森·韦勒姆(Nathan Welham)博士领导的团队着手设计可以模仿声带功能的组织。他们的工作部分由美国国立卫生研究院(NIH)的耳聋和其他沟通障碍研究所(NIDCD),美国国家过敏和传染病研究所(NIAID)以及其他NIH部门资助。该研究发表于2015年11月18日, 科学转化医学.

研究人员从人类供体获得了声带细胞(成纤维细胞和上皮细胞)。他们认为,在培养中生长时,已经受到与发声相关的机械力作用的组织将更有可能发挥功能特征。

他们纯化细胞并使其在3-D支架上生长。细胞逐渐发展出类似于人声带粘膜的特征,包括形成具有不同特征的层。蛋白质成分分析显示,工程粘膜含有正常声带中发现的许多相同蛋白质。

为了确定工程组织是否可以传递声音,研究人员培育了人大小的声带粘膜。他们将它们移植到从供犬身上取出的语音箱的一侧,另一侧的声音正常。当温暖的湿空气吹过连接的人造气管时,工程组织会发出声音。高速数字成像显示,工程组织以类似于常规组织的模式振动。科学家还将工程组织移植到了具有人类免疫系统的小鼠体内。该组织耐受性良好,表明它可能具有移植潜力。

韦勒姆说:“语音是一件非常了不起的事情,但是在出现问题之前,我们不会多加考虑。” “我们的声带是由特殊的组织构成的,该组织必须足够柔软以振动,但又要足够坚固才能每秒撞击数百次。这是一个精致的系统,很难复制。”

工程组织的安全性和长期功能将继续得到评估。由于人声带细胞的稀缺性,还正在探索其他类型的细胞,例如干细胞,作为人声带发育的来源。

— Carol Torgan博士

相关链接

参考文献: 生物工程声带粘膜可恢复声音。 Ling C,Li Q,Brown ME,Kishimoto Y,Toya Y,Devine EE,Choi KO,Nishimoto K,Norman IG,Tsegyal T,Jiang JJ,Burlingham WJ,Gunasekaran S,Smith LM,Frey BL,Welham NV。 科技翻译。 2015十一月18; 7(314):314ra187。 doi:10.1126 / scitranslmed.aab4014。 PMID:26582902。

资金: 美国国立卫生研究院(NIH)的国家耳聋和其他沟通障碍研究所(NIDCD),美国国家过敏和传染病研究所(NIAID),美国国立普通医学科学研究所(NIGMS)和美国国家癌症研究所(NCI)。