「丁丁」受損了居然可以再生修復？近日，廣州醫科大學附屬第三醫院生殖醫學中心安庚教授團隊的一項科學研究證實了這一可能性和未來臨床應用的前景。
該技術有效修復了缺損的兔陰莖海綿體，恢復其陰莖勃起和射精功能，並完成子代的生育。研究成果於6月1日發表於國際期刊《Nature Communications》上。安庚介紹，目前該技術仍在動物實驗階段，希望未來十年內能夠應用於臨床，幫助陰莖畸形、發育異常和陰莖海綿體損傷的男性。
研究成果於6月1日發表在國際期刊《Nature Communications》上
陰莖海綿體損傷難修復
陰莖是男性生殖系統的重要組成部分，而陰莖中的「陰莖海綿體」是維持陰莖正常勃起和泌尿功能的先決條件。
男性的陰莖主要由三個柱狀的結構組成，兩個陰莖海綿體和一個尿道海綿體，而勃起就是陰莖海綿體在起作用。陰莖海綿體就像「海綿」，當男性感受到性刺激時候，便會充血勃起，而在其他時候則是「縮」起來。陰莖海綿體起到讓陰莖充血、疲軟、維持硬度的作用。
然而，多種先天性發育異常、腫瘤或外傷等會導致陰莖畸形或陰莖海綿體缺損，嚴重影響性功能和生殖功能，需要進行各種陰莖重建手術。
「海綿體是『多孔結構』，當它破了或斷了時，手術縫補是無法實現的。」安庚說，臨床上，陰莖海綿體損傷的患者，即便進行各種陰莖重建手術，其勃起功能和生殖功能也很難恢復。換言之，這類患者的陰莖修復後外觀上無異，但硬度卻不行了。陰莖海綿體呈「多孔」結構，損傷後很難修復。
幹細胞+3D列印讓受損海綿體再生修復
隨著3D列印技術的興起，研究人員想到，可否藉助3D列印技術重建海綿體，「列印」出一模一樣的海綿體？
「要重建骨頭、牙齒這類『硬組織』不難，但要重建海綿體這類軟組織卻不容易，尤其是陰莖海綿體這類能夠收縮、回彈，有特殊力學性能的組織。」安庚說。
為此，廣州醫科大學附屬第三醫院生殖醫學中心安庚主任聯合華南理工大學施雪濤教授、美國俄克拉荷馬大學毛傳斌教授等人，共同研究構建了具有多尺度多孔結構的仿生3D列印水凝膠支架，製備了在結構和力學上與天然海綿體匹配的生物材料。
研究人員還對該水凝膠支架進行了壓縮測試和循環壓縮測試，在20次循環壓縮測試後（實驗應力40 kPa，大於男性勃起期間白膜內壓力升高範圍），仍保持其原始機械性能，沒有出現任何損壞。
兔海綿體損傷修復示意圖
通過壓縮測試，研究團隊驗證了這個水凝膠支架材料與天然海綿體組織具有良好的力學匹配性，能夠像海綿體一樣收縮、回彈。由於陰莖海綿體裡面密布大量微血管，微血管系統的重建對海綿體功能（勃起和射精）的恢復起著至關重要的作用。
「如果海綿體修復是『蓋房子』，3D列印的水凝膠支架是房子的『框架』，微血管系統重建就是房子的『磚瓦』。」安庚介紹，研究人員利用幹細胞技術，向其中植入了高表達缺氧誘導因子（HIF-1α）的肌源性幹細胞（MDSCs），還通過肝素與聚L-賴氨酸（PLL）的逐層組裝，將肝素沉積到3D列印的水凝膠支架上，刺激植入部位血管形成，製備生物工程血管化陰莖海綿體。
實驗兔4個月恢復勃起功能，還生育了後代
隨後，研究人員將這個「生物工程血管化陰莖海綿體」植入海綿體缺損的雄兔身上。3D列印海綿體生物支架顯示出良好的組織相容性，沒有免疫排斥反應。由水凝膠生物支架中的誘導的新生血管有效修復海綿體的損傷部位，並促進新血管的形成，最終修復了缺損海綿體組織。
經過形態學評估和海綿體內壓測試，修復後的海綿體具有非常好的組織彈性和收縮能力，這意味著雄兔陰莖的「勃起和射精功能」得到了恢復。
研究人員將經歷了海綿體損傷修復的雄兔和雌兔混合，在4個月內，連續分娩了小兔子，進一步證實了其生理功能和生殖能力的恢復，完成了子代生育。該研究是全球首次利用幹細胞及3D列印技術成功修復陰莖海綿體缺損，使兔子恢復勃起和射精功能，並恢復生殖能力、生育子代。
雄兔陰莖海綿體損傷修復後，和雌兔生下小兔子
「中國40歲以上男性勃起功能障礙的患病率高達40%，陰莖海綿體修復對於恢復男性生殖能力具有重要意義。」作為廣醫三院生殖醫學中心男科的負責人，安庚在臨床上看到很多男性因為海綿體損傷而失去性生活和生殖能力。
幹細胞+3D列印技術的修復策略對陰莖海綿體重建、恢復男性生殖能力具有非常重要的臨床應用價值。「目前該技術仍在動物實驗階段，我們希望未來十年內，能夠應用於臨床，真正幫到那些陰莖畸形、發育異常和陰莖海綿體損傷的男性。」安庚說，除了修復陰莖海綿體組織缺損外，這類3D列印生物支架還具有修復其他富含血管組織的潛力（如皮膚、心肌組織等），具有廣闊的應用前景。
【記者】朱曉楓
【通訊員】白恬
【作者】 朱曉楓
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