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迄今为止，干细胞已被用于修复从受损心脏到塌陷气管的各种组织。现在，这种多功能的细胞已被证明在人类体内再生骨骼方面是成功的。在首次同类手术中，辛辛那提儿童医院医疗中心的医生通过部分地利用患者自身体内的干细胞，为一名14岁男孩替换了缺失的颧骨。
如果这项技术被批准广泛使用，将使美国约七百万需要更多骨骼的人受益，其中包括癌症患者和受伤的退伍军人等。
该医院整形外科部门的外科医生和研究员，也是该手术的主要医师之一的杰西·泰勒说：“这对许多不同的外科医生来说，都像是圣杯。”他指出，该手术可用于整形外科、骨科和神经外科手术。此前，一些骨组织已在实验室中利用干细胞生成，但这次手术为那些需要额外骨骼的人带来了外科解决方案的希望。
泰勒说：“我们经常在手术室里说，‘天啊，我真希望我们能多一点骨头。’” 在成年患者中，在没有骨骼的情况下，通常会用塑料和金属代替，但正如泰勒指出的那样：“如果有人骨折了怎么办？还需要另一次手术。”相比之下，从干细胞再生的天然骨骼应该能够自行愈合。另一种选择是骨移植——要么从患者自身身体上移植，要么从遗体中移植——但其排斥和吸收率很高，导致许多尝试都失败了。
为了创造新的骨骼，这些骨骼已经成为患者自身颅骨结构的一部分，并在四个半月的时间里保持稳定，医疗团队使用了脂肪来源的干细胞、捐赠的骨支架、生长蛋白和骨骼包覆组织的组合。
无需培养
在实验室猪身上完善了骨骼生长技术两年多后，泰勒和他的团队准备在人身上尝试。
他们的第一个病人是布拉德·吉尔基，他出生时患有特雷彻·柯林斯综合征（TCS），这是一种罕见的遗传缺陷，在吉尔基的案例中，导致他的一些面部骨骼缺失。吉尔基在手术时14岁，出生时就缺少颧骨——两个保护眼睛并形成正常脸颊轮廓的上颧骨。泰勒说：“我们基本上为布拉德制造了新的颧骨。” 在手术前，吉尔基的脸略微向内倾斜——眼睛向下——而且缺乏保护性骨骼使他的眼睛很脆弱，特别是在他玩他最喜欢的运动，篮球和棒球时。
与许多其他干细胞疗法（如心脏修补片）不同，泰勒和他的同事使用的程序不需要任何预先的培养或实验室生长。这项为期一天的密集外科手术包括每个步骤——从通过抽脂术采集干细胞到骨骼植入。
该小组选择脂肪干细胞而不是骨髓干细胞，主要是因为前者更容易获取。泰勒说：“脂肪来源干细胞的优点之一是它们非常容易采集。” 它们的存在比例也与骨髓干细胞几乎相同，而骨髓干细胞可能更难获得。
在手术中，泰勒和他的团队将来自遗体捐赠的股骨的供体骨塑形，使其类似于颧骨，并作为骨骼生长的生物支架。从吉尔基脂肪中采集的间充质干细胞和促进生长的骨形态发生蛋白-2（BMP-2）被注射到支架上的钻孔中。在将骨骼部分植入吉尔基的面部之前，泰勒和他的团队用骨膜组织包裹它们，该组织覆盖骨骼表面，并从吉尔基的腿部采集。周围的物质，尤其是骨膜和生长蛋白，有助于引导干细胞产生骨组织。
为所有人提供新骨骼？
这项新技术可能在所有需要骨骼再生的人中得到应用，但在每种情况下，它可能不会那么成功或那么简单。
该手术的某些有效性可能归因于吉尔基的年轻。泰勒说：“骨膜，这可能是最重要的组成部分，会随着年龄的增长而改变。”这种覆盖健康骨骼的膜有助于为骨骼提供血液和营养，从而促进生长和愈合。因此，他指出，新骨骼在70岁的人身上可能不如在青少年身上生长得快。该团队正在对不同年龄的猪进行测试，以了解衰老在生长和愈合过程中起多大的作用。
泰勒指出，克服像吉尔基的TCS这样的遗传疾病可能具有挑战性，因为重新利用那个人的生物材料并不能消除最初导致骨骼缺失的突变。尽管泰勒认为吉尔基的手术长期成功的几率高于50%，但他仍然很谨慎。他说：“这个概念的真正考验将是它是否在五年后仍然存在。” 如果是这样，“那将非常了不起。” 针对类似患者的其他更传统的骨移植手术通常在手术后几个月内开始松动。但是，他说，吉尔基的新骨骼仍然“非常稳固”。
由于密集的疤痕形成以及生长蛋白BMP-2未经批准用于癌症患者，因此在癌症患者中使用该手术可能被证明是最困难的。泰勒说，只要患者可以等待六个月到一年的时间让疤痕愈合，创伤性损伤可能最容易修复。
未知的机制
吉尔基手术的结果表明，在植入干细胞之前对其进行广泛的培养可能不是开发新的干细胞疗法的唯一途径。泰勒说：“我们现在认为，诱导它们变成某种特定的东西可能不是一个好主意。也许这些细胞中的一些需要变成其他东西。” 要生长骨骼，人体还需要血管细胞、脂肪细胞和其他细胞。因此，泰勒提出，为什么要将干细胞植入限制为仅一种培养的分化细胞呢？
该程序确实突出了仍有大量研究需要进行。泰勒说：“我们有很多不了解的地方。并且假装我们可以控制一切是自以为是的。” 他倾向于使用生物支架而不是人工支架。他说：“我试图尽可能多地使用自然的线索和过程。” “我们在机理上有很多不了解的地方，”因此他更喜欢“将其置于一个说‘变成骨头’的环境中。”
尽管这种方法对于吉尔基以及此后接受该手术的至少其他两名患者来说听起来过于简单，但它似乎是成功的。泰勒说：“它很原始，但有效。现在，弄清楚它为什么有效是我们的责任。”
与此同时，泰勒说，现在15岁的吉尔基变得更加外向了，甚至第一次剪短了头发——而不是试图用长发遮住他的脸。泰勒报告说，这位少年已经能够重返运动，并且现在正在约会。