“人造老鼠心脏”: 通往人造人体器官之路

　　劳伦斯·奥特曼 《纽约时报》专栏作家

　　用人工方式培育心脏及其他器官，解除饱受器官衰竭患者的痛苦是医学的梦想。而几天前美国明尼苏达州大学宣告在实验室中成功培养出人造老鼠心脏的消息振奋人心，让这个梦想的实现成为可能。

　　作为这项研究的负责人，明尼苏达大学教授多丽丝·泰勒（Doris Taylor）说她的实验室一直遵循着这样一个原则：“我们要采用自然的方法，创造出修复心脏细胞的工具。”她在《自然医学》杂志撰文称：“我们利用自然的材料，创造出新的器官。”研究人员采用“脱细胞”处理方法进行实验，即先去除死老鼠心脏的现有细胞，只留下由胶原蛋白、纤维粘连蛋白和层粘蛋白及外部结构组成的基本支架，随后再向内注入新生老鼠的心脏细胞，并将它们放入营养液中进行培养。两周之内，新细胞形成了一个怦怦跳动的心脏。

　　经过实验的改进，泰勒表示，科学家们通过提取患者骨髓里的干细胞并植入作为“支架”的尸体心脏内，有望培育出新的人体心脏。她认为人造鼠脏的成功打开了通向这样一个理念的大门，即“你可以制出任何器官，肾、肝、肺、胰——随便什么器官，我们都有希望做出来”。

　　泰勒的实验过程

　　在医学上，组织工程领域的研究发展很迅速。很多年来，医生就用组织工程皮肤为烧伤患者做植皮手术。工程软骨组织也用来治疗关节损伤。目前也有人正致力于用干细胞来修复心脏病发作引起的心肌损伤方面的研究。同时，从患者自身提取细胞培育的膀胱也在患者身上进行临床实验。

　　而在组织再生领域，泰勒是后起之秀。她在布朗克斯的爱因斯坦医学院开始了她的职业生涯，主要研究基因疗法，然后转向细胞疗法。她说她转向组织再生领域是因为她意识到再生一个人体器官的关键不在于所需细胞的数量，而在于试图创造出三维结构的复杂性。“心脏是一个美丽的器官，并不是我试图在盘子里制造出的肉体组织。”她的观点在三年前有了转变。她记起当时做过的实验，从人体提取细胞，植入去除了细胞的猪心瓣膜中，然后用这猪心瓣膜代替受损的人体心脏。

　　当考虑用新细胞代替老的老鼠细胞时，她奉行着另一条真理：相信自己的异想天开。但是，实验的进展并不顺利，时断时续。“我们的实验曾经出现了很多失误，不得不从头开始。”泰勒说。

　　她把类似于洗发露的清洗剂倒进老鼠的大动脉，去除心脏上的细胞，接着注入新生的心肌细胞。她刚开始使用的两种清洗剂都失败了，但第三种成功了，取得了能够清晰地保留着心脏结构的半透明支架这种效果。把新生老鼠的心脏细胞注入支架之后，科学家们还使用了一台起搏器，让心脏充满液体，以模仿血压；这个步骤也促使细胞成熟。通过在显微镜下的测验和观察，证明这些细胞成活了。

　　为了测试新的心脏是否具有排异性，泰勒教授及其团队将若干人造心脏移植到老鼠腹部。研究结果证实，这些心脏没有受到排斥，搏动规律，而且供血量加大。老鼠自身的细胞也开始附着在血管上，甚至在心脏壁上生长。

　　“人造心脏”的前景探索

　　泰勒目前正致力于把类似的实验和技术应用到猪身上，试图向再造人类心脏再前进一步。泰勒说，培育猪心脏的实验细节更具有意义，这是因为猪心脏无论在大小和结构复杂程度上，均与人类心脏最相似，而且猪大量存在。

　　泰勒指出研究的下一个目标就是等这些心脏足够成熟、心跳强度增强以后植入动物体内，来检验人造心脏是否能让动物存活。

　　泰勒的长远目标是把“人造心脏”的理论和技术应用于人类。人体心脏最好来源于尸体，去掉其中的细胞，形成一个心脏支架，然后注入患者自身的骨髓和心肌细胞。培育这颗心脏的过程大概要几个月的时间。但是，培育人的心脏要比培育动物的心脏复杂得多。一是机体本身每几个月要进行蛋白质的置换，所以希望机体能够产生一种自身所认可的母质。另一个潜在的问题就是可能需要一种抗排斥药物，来避免支架的排异反应。另外，由于物种间的差异，很多实验在动物身上可行，在人身上却失败了。麦克李斯特说，泰勒要进行人造人体心脏的研究所面临的最重要的问题不是细胞生物学的技术，而是从动物实验升级到人类实验的一个程度问题。

　　但是，泰勒对人造人体心脏的前景持乐观态度：“如果能将这种心脏‘复活术’成功运用于人类，那么为病人进行移植所需的心脏和其他器官就不再是‘一货难求’，许多病人的生命也将得以挽救。”

　　由于每个器官的生物基质成分不同，泰勒希望科学家们能够通过实验来回答两个基本问题：是否干细胞被移植入任何器官内都能造出心脏、肾或其他器官？或者干细胞只能在相应的组织结构上才能发挥作用？这样的实验可以这样进行：从一个器官中提取干细胞，如肾脏，然后把这些细胞植入肾脏、肝脏，或者心脏，来看看肾脏的干细胞是否只能造出肾脏，还是也可以造出肝脏或者心脏。

　　虽然制造人工心脏还需要进一步长时间的研究，但“人造老鼠心脏”的成功无疑让我们看到了实现人造人体器官梦想的曙光。