近日,，瑞典外科醫(yī)生首次將一個完全“成長”于實驗室中的人造氣管成功移植入患者體內(nèi),，使這位飽受折磨的患者重獲新生。這個人造氣管來自患者自身的干細(xì)胞，科學(xué)家將這些干細(xì)胞“栽培”在精心設(shè)計的Y形人造支架上,，最終培育出可供移植的人造氣管,。一直以來，定制器官是科學(xué)家和患者的共同夢想,，這一手術(shù)的成功無疑讓人們看到了圓夢的曙光,。然而，當(dāng)人類有一天可以隨意定制器官,，夢魘也許也會接踵而至……
前沿聚焦
癌癥患者首次成功植入自體人造器官
在瑞典成功進(jìn)行的人類首次人造器官移植手術(shù)被醫(yī)學(xué)界認(rèn)為具有里程碑的意義,。這個幸運的患者今年36歲，是一名居住在冰島的非洲學(xué)生,，此前他正患有危及生命的氣管癌,。而如今，他成為全球第一個成功移植入自體人造器官的人,。
這個人造器官是由這名男子的干細(xì)胞圍繞特制人造支架生長發(fā)育而來,。以前，也曾有過干細(xì)胞發(fā)育成氣管的先例,，但是支架采用的是捐獻(xiàn)者器官的膠原蛋白骨架,。而此次人造器官的支架則完全來自人的創(chuàng)造。主持手術(shù)的意大利再生醫(yī)學(xué)專家保羅·馬奇阿瑞尼教授與來自倫敦大學(xué)的亞歷山大·賽富林教授共同設(shè)計了Y形人造器官支架,。這個支架由類似塑料的一種聚合材料制成,，患者的干細(xì)胞被“栽培”于支架上兩天后，即“長”出了準(zhǔn)備用于移植的氣管細(xì)胞,。由于被造器官來自患者本體的干細(xì)胞,，因此當(dāng)器官被植入時，不會遇到任何遭免疫系統(tǒng)排斥的風(fēng)險,。該患者近日恢復(fù)得很好,，并已出院。
此次手術(shù)是在瑞典卡羅林斯卡大學(xué)醫(yī)院進(jìn)行的,。它的成功意味著未來病人也許不再需要苦等一個適合的捐贈器官,。對于孩子來說這一成功尤其意義深遠(yuǎn)，因為適合孩子的捐贈器官更加難以找尋,。賽富林表示此技術(shù)未來大有可為,。
仿生程度最高的
人造氣管移植手術(shù)
廣東省醫(yī)學(xué)科學(xué)院醫(yī)學(xué)研究中心主任余細(xì)勇教授在接受本報專訪時表示，早在上世紀(jì)60年代就有關(guān)于人工氣管的研究,。當(dāng)時患者的氣管因病被切掉一截,，于是，醫(yī)生嘗試用橡膠或玻璃做的人工氣管接到原始的氣管上,。但這種和人體“材質(zhì)”完全不同的外源性人工氣管難和人的組織完全吻合,，很易發(fā)生“泄漏”,。并且，它無法產(chǎn)生人體特別的分泌物,，也沒有收縮,、舒張功能。所以,，這種外源性的人工器官植入體內(nèi),，有可能引發(fā)一系列排斥反應(yīng)。
而此次在瑞典外科手術(shù)中植入患者體內(nèi)的人造氣管,，則和人體天生氣管非常類似,。人體內(nèi)神奇的干細(xì)胞有向不同組織分化的能力，這個人造氣管就來自患者的骨髓干細(xì)胞,。“干細(xì)胞可生成氣管所需的主要成分,，微量成分可能生成得較少，但已能實現(xiàn)80%～90%的功能保障,。”余主任介紹說,。這種人造氣管被植入患者體內(nèi)和其他組織縫合后，不會產(chǎn)生排斥反應(yīng),，反而會和其他組織很好地生長到一起,，融為一體。“所以應(yīng)該為這次手術(shù)加上定語——仿生程度最高的人造氣管移植手術(shù),。”他微笑著說,。
在實驗室中，如何確保支架上的細(xì)胞不會無限制地分化發(fā)展,，而是剛好“長成”所需氣管組織后就戛然而止呢,？
余主任解釋，這是由細(xì)胞天然的特殊機制決定的,。“兩種細(xì)胞一接觸,，進(jìn)行物質(zhì)交換，生長即會停止,。如果沒有限制,，就可能發(fā)展為腫瘤,。”他如是說,。而人造氣管的孔徑、長度則是由骨架決定的,。
實現(xiàn)器官定制
需攻克4大難題
在余主任看來,，在未來，人造器官是醫(yī)學(xué)發(fā)展的大勢所趨,。
但事實上,，人體的復(fù)雜和精密程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過人們的想象,，要制出仿生度很高的人造器官，仍面臨重重難以逾越的高山,。
余主任說,，要成功制造出人造器官，至少要面臨四大障礙：
一是如何生成器官所需的各種細(xì)胞成分的難題尚未解決,。
二是即便生成了各種細(xì)胞成分,，如何將它們有機地組合在一起亦是難題。“就像紡線織布一般,，如何在織的過程中排列出各種花紋,，同時使布兼具透氣性，這就涉及有機組合的問題,。”
三是組合而成的器官各個成分的功能是否能協(xié)調(diào)也是難題,。
四是每個器官都受神經(jīng)支配，一條神經(jīng)通路如電線盒般聚集了成千上萬條微細(xì)神經(jīng),，人造器官該怎么和原有的神經(jīng)整合在一起,，恐怕也要讓科學(xué)家傷透腦筋。
他進(jìn)一步舉例說明,。以心臟為例,，要制造出人造心臟，首先需要獲得可供干細(xì)胞附著生長的心臟骨架,。如果利用人工材料合成骨架,，會在體內(nèi)產(chǎn)生的免疫排斥反應(yīng)或者慢性降解后產(chǎn)生炎癥反應(yīng)。只有來自人自身機體的心臟骨架,，才能避免排斥,。僅僅是這一步，已經(jīng)耗費了科學(xué)家無數(shù)的心力,，直到去年才首次成功獲得了心臟骨架——科學(xué)家通過將一個供體心臟的全部細(xì)胞消化掉,，最終得到了由膠原纖維組成的立體心臟骨架結(jié)構(gòu)，從而向未來成功制造出人造心臟邁出了重要一步,。
獲得骨架后,，科學(xué)家利用人體干細(xì)胞可向各種組織分化的特點，在特異調(diào)控因子的作用下,，將干細(xì)胞分化培育出諸如心肌細(xì)胞,、成纖維細(xì)胞、心臟起搏細(xì)胞,、血管平滑肌細(xì)胞,、血管內(nèi)皮細(xì)胞、心臟內(nèi)膜細(xì)胞,、外膜細(xì)胞等心臟組織需要的各種細(xì)胞,，再將這些細(xì)胞分別“種植”在心臟骨架上,。
所有程序需精確進(jìn)行，確保萬無一失,，最終才有可能成功獲得一顆人造心臟,。
人造器官的兩種思路：
利用人體干細(xì)胞
VS借“雞”生“蛋”
余主任介紹，目前有兩種人造器官的研制思路,。
一種是在實驗室中將干細(xì)胞在支架上培植出人造器官,，也就是此次瑞典首次成功移植人造器官所采用的方式。這里所說的支架,，有的來自供體器官,，有的則采用人工合成的方法獲得。采用這種方法,，人造器官全部在體外生成,，優(yōu)勢是可控，劣勢則在于細(xì)胞分化過程太過復(fù)雜,，細(xì)胞生長發(fā)育的微環(huán)境未能完全研究成功,。
第二種思路是“借雞生蛋”，即在別的動物體內(nèi)制造人體需要的器官,。以本報此前報道過的轉(zhuǎn)基因克隆豬為例,，可通過轉(zhuǎn)基因克隆技術(shù)，對豬胚胎進(jìn)行基因改造,，在豬的胚胎內(nèi)轉(zhuǎn)入人的特定基因,，“使產(chǎn)出的豬，別的部位都是豬的,，唯有心臟是人的,。或者是心臟的主要成分是來自于人,，10%或1%是來自于豬”,。這就是所謂的“借雞生蛋”。但這種方式具有一定的風(fēng)險,。“豬的遺傳背景要非常明晰,，絕對不能攜帶任何疾病。如果一旦有什么潛在疾病,，會將這種寄生疾病的潛在威脅帶入人體,。”余主任說。當(dāng)然,，如果是功能相對單一的器官,，例如不是完全取決于骨髓的關(guān)節(jié),、韌帶等器官,，可通過“借雞生蛋”的方式制出人造器官進(jìn)行置換,。
余主任介紹，人造器官的難易和器官的復(fù)雜程度成正比,。功能相對簡單的器官,，如氣管、皮膚,、關(guān)節(jié),、韌帶、血管等等,，其人造器官可考慮“優(yōu)先被攻克”,。但如果要制造相對較復(fù)雜的心臟等器官，還有很長的路要走,。而人體最為精密復(fù)雜的器官——大腦,，目前則連其物質(zhì)交換、神經(jīng)傳遞都尚未完全認(rèn)識清楚,，要實現(xiàn)人造大腦更是遙遙無期,。“科學(xué)正在加速發(fā)展，究竟何時可以攻克人造器官的一個個難題,，很難預(yù)測,，也許不到百年即可實現(xiàn)。”
倫理學(xué)困局：
換了器官,，你還是你嗎,？
能定制器官對人類無疑意義重大。但其另一面,，也許是夢魘,。
例如在動物身上生產(chǎn)出人造器官，就不免面臨著倫理學(xué)的挑戰(zhàn),。“試想下,，體內(nèi)跳動著豬的心臟，接受者的感受會是如何,？”余主任說,。而且，當(dāng)接受者生育后代,，下一代的基因里是否會帶著豬的成分,？人是否會因此慢慢發(fā)生變異？余主任表示,，異種成分在人體內(nèi)會帶給人很多不可預(yù)期的生理,、心理問題。接受來自豬的人造器官后,，人因此出現(xiàn)“豬性”也不是沒有可能,。“心臟移植需通過血管和其他器官進(jìn)行連接,。從哪里開始是人的基因，從哪兒開始是豬的基因,，很難分辨清楚,。除非把豬的所有血管都換成人的，才能排除人會感染‘豬性’的可能,。”
即使換上的是實驗室“長”出的人造器官,，這個器官的骨架可能來自另一個活體供體，捐贈者的特質(zhì)對接受者就沒有影響嗎,？波爾·皮爾索爾是美國的一位生理學(xué)家,，多年來他一直在研究病人因植入別人的器官而性情變化的現(xiàn)象。最后,，他得出這樣一個結(jié)論：心臟里儲存有大腦受其支配的信息,，所以，心臟一旦植入別人的身體,，便開始指揮新的主人,，改變他的性格和習(xí)慣。
進(jìn)一步說,，假如有一天人造大腦技術(shù)完全成熟,，我們可以隨時更換大腦，一個笨腦瓜可以被一個聰明腦瓜所取代,，那么將會是一幅令人欣喜的圖景嗎,？抑或是會逼人類進(jìn)入一個進(jìn)退維谷的窘境？換了大腦,，你還是你嗎,？如果不是你，那個長著你的面孔但裝著實驗室制造的腦瓜的人究竟是誰,？人造器官可能引發(fā)的倫理學(xué)困局令人深思,。
領(lǐng)域 2010Q4 2011Q1 2011Q2
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