多年来，生物学家们过于关注细胞的内部运作，以至于几乎忽略了将人体或其他生物体内的细胞粘合在一起的“胶水”。然而，一旦研究人员开始深入研究细胞之间的物质，即细胞外基质，他们便开始意识到整个结构是多么的动态。这种被忽视的基质不仅提供了必要的生物支架，以防止动物组织和器官溶解成黏糊糊的一团，而且还释放分子信号，这些信号除其他外，还有助于身体自我修复。
基于这一洞察，研究人员现在正在开发一种新的组织工程方法——其中，天然支架的再生能力发挥着主导作用。其理念是从猪等动物身上采集细胞外基质，并将其植入患有严重内伤的患者体内（首先去除那些会引发受体免疫系统破坏性攻击的成分）。新植入的支架随后会释放分子，吸引来自身体其他部位的半特化干细胞来填充各种生态位，并分化成应该存在的那种组织。最终，即使是植入的网格结构也会被人类蛋白质和纤维所取代，完全抹去其农场来源的所有痕迹。
研究人员正在以惊人的速度将这一愿景变为现实。不到十年前，外科医生开始使用细胞外基质来修复腹股沟疝，基本上是围绕肠道的肌肉和支持组织中的薄弱点。目前，他们正在尝试在体内生长新的肌腱，并且在不久的将来，他们希望能够定期再生主要的肌肉群甚至器官。毫不奇怪，美国国防部在护理遭受伊拉克和阿富汗爆炸装置在其胸部、手臂和腿部炸出洞的士兵方面积累了可怕的专业知识，它为许多此类研究提供了数千万美元的资金。
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疤痕与再生
很少有研究人员像匹兹堡大学麦高恩再生医学研究所副主任斯蒂芬·巴迪拉克那样，有能力推动该领域向前发展。巴迪拉克最初的职业生涯是兽医，然后获得了病理学博士学位，随后又获得了医学学位。“这不是一种非常实用的培训方式，”他指出，“除非你准备好承担巨额的教育债务。”
巴迪拉克认为，细胞外基质有一天可能会被证明对爆炸事件的幸存者特别有益。他指出，哺乳动物身体对损伤的反应方式有限。小伤口，如纸张划伤，在炎症细胞涌入该区域，对抗感染并清除受损组织后，便会消失。随后很快就会完成正常皮肤的完全替代（不留疤痕）。另一方面，在路边炸弹袭击中幸存下来的士兵，可能会失去特定肌肉群 20% 到 80% 的质量。这位研究人员表示，在如此严重的情况下，损伤超出了身体再生组织的能力，缺口被致密的疤痕组织填充，从而连接了剩余的组织部分，但也导致功能丧失。在这些情况下，最好的选择可能是截肢，并为受伤的战士安装一个提供更广泛运动范围的假肢。
巴迪拉克和他的同事现在正在使用细胞外基质治疗 80 名此类患者，他们至少在六个月前遭受了严重的肌肉损伤。在旨在确保身体尽可能自行替换肌肉的强化物理治疗方案之后，外科医生会重新打开旧伤口，清除已形成的任何疤痕组织，放入生物支架并将其连接到附近的健康组织。
这位兽医-医生-组织工程师说，早期结果很有希望。对治疗过的肌肉进行的活组织检查显示，与研究人员在动物身上开发该技术时看到的生化变化相同。如果一切继续顺利，巴迪拉克希望在今年春季或夏季晚些时候发表前五名患者的研究结果。
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