“养细胞跑条带带带清晰,开组会写文章章章有名”,横批“成果丰硕”。中国医学科学院整形外科医院组织工程实验室门前贴着这样一副新春对联。

细胞生长不放假,科研攻关不停歇。近日,健康报记者走进中国医学科学院整形外科医院,记录科研一线独有的新春图景。

“细胞不休息,我们就不能放假”

今年春节,中国医学科学院整形外科医院住院医师贾立涛,没有像往年一样回山东老家。大年初一9时,他通过视频向家人拜完年后,便赶往实验室,给他精心培养的细胞也“拜个年”。

他先检查确认培养箱的温度、一氧化碳浓度都处于稳定状态,随后给20多盘细胞培养皿更换培养液。他小心翼翼地用吸管吸走旧培养基,再向其中滴加新鲜配制的培养液,并用记号笔在培养皿的盖子上一一标注时间和代次。

“这些是正在传代培养的软骨细胞,2天后就会扩增到100盘。”贾立涛说,“细胞和培养基都要确保无菌状态,丝毫不能马虎。”

让贾立涛时时牵挂的细胞肩负着重要使命。2025年2月,由中国医学科学院整形外科医院院长、主任医师蒋海越牵头,联合9家单位共同申报的国家重点研发计划“干细胞研究与器官修复”重点专项“干细胞软骨分化精准调控及软骨相关组织器官再生与功能重建”项目正式启动。细胞培养,便是项目所有工作的开端。

“我们希望应用组织工程技术,攻克整形外科领域的中耳、鼻等软骨缺陷的临床治疗难题。”该院研究中心副主任刘霞介绍,该专项计划通过细胞培养、生物材料制备、3D生物打印技术,造出一个“耳朵”,结合临床术式创新,对耳软骨缺损实现再生修复。

细胞长得好是一切研究的基础,细胞培养室也因此成为最热闹的地方。“这里孕育着不同来源的细胞,有从人体软骨组织中提取的软骨细胞,从脂肪里提取的脂肪干细胞,从骨髓里提取的骨髓干细胞。”刘霞指着大小不同的培养皿介绍,不同类型的细胞适用于不同患者。比如,针对软骨残留较多的患者,可以直接提取软骨细胞进行培养;对于残余软骨较少的患者,就需要提取合适的干细胞。当前,他们正在探索不同细胞对应的使用场景。

提起春节值守,贾立涛笑着说:“细胞不休息,我们就不能放假,它们的生长节律不会因为春节放假而按下暂停键。细胞培养要经过长时间的连续传代与扩增,在此过程中需要定期观察细胞的生长情况,每隔2至3天就更换营养液,使细胞不被‘饿死’,确保细胞处于最佳生长状态。”

“胞胞我啊,长得老好了!”在细胞培养室超净台玻璃贴着的排班表上,记者看到科研人员写下的心愿。贾立涛说,1个多月才能培养足量符合要求的细胞,在此过程中随时面临各种风险,一旦发现细胞状态欠佳,就要从头再来,因此必须精心呵护。

期待实验“顺顺利利”,早日惠及临床

经过各种检测,被判断为功能正常且符合生长预期的细胞,便能顺利进入隔壁的3D生物打印间。在这里,工作人员要将培养好的细胞与生物材料组装为耳朵等形态的软骨。

记者看到,一名工作人员在计算机上设定好程序,3D生物打印机便开始工作。屏幕上不同颜色的标识显示着打印进度,机器的另一侧逐渐显现出耳朵的形状。

“我们将培养好的细胞与水凝胶材料混合成生物墨水,置于恒温料桶;另一个料桶则用来盛放高分子生物材料。通过生物打印将细胞接种在生物材料上,就能形成具有生物活性的特定形态软骨构建物。”贾立涛将打印步骤比作盖房子时将钢筋与混凝土组装的过程。拿小耳畸形来说,高分子生物材料就是钢筋框架。研究人员通过CT、核磁等检查获得患者健侧数据,进行三维重建得到患侧的数据,再将这一数据导入打印机系统,打印机便能将高分子生物材料准确塑造成耳朵的形态;而细胞水凝胶复合物就是混凝土,用于再生软骨组织。

刘霞向记者展示一个装有红色液体的玻璃器皿,透过底部能清晰地看到一个胶冻状的耳朵。“这就是打印出来的成品,你看培养液很透亮,说明没有污染。”刘霞说,将这个初具耳廓形态的软骨在体外培养1个月左右,便能植入体内。生物材料在体内逐渐降解,细胞分泌基质逐渐形成软骨组织。

目前,该团队探索出构建特定形态软骨组织的方法,开发出能仿生软骨生长微环境的生物材料,已经进入大动物实验的验证阶段。

“当前急需攻克的难点在于,细胞被植入体内之后,如何抵抗住炎症、力学等各类刺激,维持稳定功能;生物材料降解如何能匹配组织生长的过程。”刘霞坦言,攻克这些难点需要在细胞培养、生物材料选择等关键环节不断试错、调整。

中国医学科学院整形外科医院外耳整形再造科主任、主任医师潘博对项目成果进入临床充满期待。他向记者提供了一组数据:我国小耳畸形发病率约为万分之三,每年新增患者3000余人。小耳畸形再造手术被誉为整形外科“皇冠上的明珠”,全国能开展此项手术的医生仅有数十名。他所在的科室承担了全国70%的手术量,即便全年满负荷运转,每年也仅能为上千名患者实施手术。

“如果项目能取得突破,未来将不再需要取自体肋软骨,能大幅降低手术难度,有望颠覆传统治疗模式,为更多小耳畸形患者带来新希望。”潘博说。

按照计划,项目于2027年底结项并正式进入临床试验阶段,时间紧、任务重,当前正处于全力攻坚的关键时期。“顺顺利利”也成为团队成员之间最真挚的新春祝愿。

文:健康报记者 吴倩 张可心 通讯员 文芳菲 索玉嘉

‍‍‍编辑:仵坤冉(实习)

校对:杨真宇

审核:秦明睿 徐秉楠