主任介绍说。这种人造气管被植入患者体内和其他组织缝合后,不会产生排斥反应,反而会和其他组织很好地生长到一起,融为一体。“所以应该为这次手术加上定语——仿生程度最高的人造气管移植手术。”他微笑着说。
在实验室中,如何确保支架上的细胞不会无限制地分化发展,而是刚好“长成”所需气管组织后就戛然而止呢?
余主任解释,这是由细胞天然的特殊机制决定的。“两种细胞一接触,进行物质交换,生长即会停止。如果没有限制,就可能发展为肿瘤。”他如是说。而人造气管的孔径、长度则是由骨架决定的。
实现器官定制需攻克4大难题
在余主任看来,在未来,人造器官是医学发展的大势所趋。
但事实上,人体的复杂和精密程度远远超过人们的想象,要制出仿生度很高的人造器官,仍面临重重难以逾越的高山。
余主任说,要成功制造出人造器官,至少要面临四大障碍:
一是如何生成器官所需的各种细胞成分的难题尚未解决。
二是即便生成了各种细胞成分,如何将它们有机地组合在一起亦是难题。“就像纺线织布一般,如何在织的过程中排列出各种花纹,同时使布兼具透气性,这就涉及有机组合的问题。”
三是组合而成的器官各个成分的功能是否能协调也是难题。
四是每个器官都受神经支配,一条神经通路如电线盒般聚集了成千上万条微细神经,人造器官该怎么和原有的神经整合在一起,恐怕也要让科学家伤透脑筋。
他进一步举例说明。以心脏为例,要制造出人造心脏,首先需要获得可供干细胞附着生长的心脏骨架。如果利用人工材料合成骨架,会在体内产生的免疫排斥反应或者慢性降解后产生炎症反应。只有来自人自身机体的心脏骨架,才能避免排斥。仅仅是这一步,已经耗费了科学家无数的心力,直到去年才首次成功获得了心脏骨架——科学家通过将一个供体心脏的全部细胞消化掉,最终得到了由胶原纤维组成的立体心脏骨架结构,从而向未来成功制造出人造心脏迈出了重要一步。
获得骨架后,科学家利用人体干细胞可向各种组织分化的特点,在特异调控因子的作用下,将干细胞分化培育出诸如心肌细胞、成纤维细胞、心脏起搏细胞、血管平滑肌细胞、血管内皮细胞、心脏内膜细胞、外膜细胞等心脏组织需要的各种细胞,再将这些细胞分别“种植”在心脏骨架上。
所有程序需精确进行,确保万无一失,最终才有可能成功获得一颗人造心脏。
人造器官的两种思路:
利用人体干细胞 VS 借“鸡”生“蛋”
余主任介绍,目前有两种人造器官的研制思路。
一种是在实验室中将干细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。这里所说的支架,有的来自供体器官,有的则采用人工合成的方法获得。采用这种方法,人造器官全部在体外生成,优势是可控,劣势则在于细胞分化过程太过复杂,细胞生长发育的微环境未能完全研究成功。
第二种思路是“借鸡生蛋”,即在别的动物体内制造人体需要的器官。以本报此前报道过的转基因克隆猪为例,可通过转基因克隆技术,对猪胚胎进行基因改造,在猪的胚胎内转入人的特定基因,“使产出的猪,别的部位都是猪的,唯有心脏是人的。或者是心脏的主要成分是来自于人,10%或1%是来自于猪”。这就是所谓的“借鸡生蛋”。但这种方式具有一定的风险。“猪的遗传背景要非常明晰,绝对不能携带任何疾病。如果一旦有什么潜在疾病,会将这种寄生疾病的潜在威胁带入人体。”余主任说。当然,如果是功能相对单一的器官,例如不是完全取决于骨髓的关节、韧带等器官,可通过“借鸡生蛋”的方式制出人造器官进行置换。
余主任介绍,人造器官的难易和器官的复杂程度成正比。功能相对简单的器官,如气管、皮肤、关节、韧带、血管等等,其人造器官可考虑“优先被攻克”。但如果要制造相对较复杂的心脏等器官,还有很长的路要走。而人体最为精密复杂的器官——大脑,目前则连其物质交换、神经传递都尚未完全认识清楚,要实现人造大脑更是遥遥无期。“科学正在加速发展,究竟何时可以攻克人造器官的一个个难题,很难预测,也许不到百年即可实现。”
伦理学困局:
换了器官,你还是你吗?
能定制器官对人类无疑意义重大。但其另一面,也许是梦魇。
例如在动物身上生产出人造器官,就不免面临着伦
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