這些年來(lái),，面對(duì)巨大的捐贈(zèng)器官缺口,，科學(xué)家們都希望能夠通過(guò)各種技術(shù)，構(gòu)建更加復(fù)雜的人體器官——比如由干細(xì)胞培育的人造腎臟,、由心臟泵和干細(xì)胞相結(jié)合的人造心臟以及通過(guò)對(duì)器官成像、選取合適的細(xì)胞材料來(lái)打印成型的3D生物打印,。

或許,，未來(lái)的器官移植可能不再以器官捐獻(xiàn)為必要條件,，再生醫(yī)學(xué)的未來(lái)就是人造合成器官。

【科技頭條】

人造軟骨再出新技術(shù)

韌性堪比“防彈背心”

在我們每個(gè)人的身體里都有軟骨,，這一種無(wú)血管組織,、略帶彈性的堅(jiān)韌組織，在機(jī)體內(nèi)起支持和保護(hù)作用,?；蛟S你對(duì)軟骨了解得不多，在神奇的軟骨組織中,，水的成分高達(dá)80%,，這種無(wú)與倫比的組織強(qiáng)度，卻能幫助我們的身體應(yīng)對(duì)很強(qiáng)大的壓力,。

今年年初,，一份刊登于《新型材料》科學(xué)雜志的研究指出，有研究者利用與加強(qiáng)型防彈背心相同類(lèi)型的纖維,，模仿天然軟骨的硬度,、韌性和含水量，研制出新型人造軟骨,。就在去年,，密歇根大學(xué)和江南大學(xué)的研究人員曾開(kāi)發(fā)出與人體軟骨具有相似機(jī)理的合成軟骨：在壓力下釋放水分，在壓力減輕或消失后可以像海綿一樣吸收水分恢復(fù)形態(tài),。雖然人造軟骨并非首創(chuàng),，但較早期材料相比，新型材料能夠?qū)⒊渥闼诌M(jìn)行交換,，人造軟骨的“力量”更加強(qiáng)大,，該合成組織可以替代人體自然磨損或愈合不良的軟骨，不但能緩解關(guān)節(jié)疼痛,，還能使很多人不必接受關(guān)節(jié)置換手術(shù),。

軟骨在臨床上有著非常大的需求，在美國(guó)大概有85萬(wàn)人需要接受手術(shù)切除或者更換膝關(guān)節(jié)的軟骨,。研究者們希望,，在未來(lái)，人造合成器官能夠更簡(jiǎn)單,、費(fèi)用更低,、更可靠地滿(mǎn)足患者需求，這種材料的潛在應(yīng)用并不局限于軟骨,。他們期待混合材料在不同比例下所構(gòu)建的類(lèi)似網(wǎng)絡(luò),，可能會(huì)同樣適用于其他軟組織。

干細(xì)胞培育的“迷你”心臟

像正常心臟那樣“搏動(dòng)”

在世界上的各個(gè)角落，每一天都有等待器官捐獻(xiàn)的病人,，這些年來(lái)面對(duì)巨大的捐贈(zèng)器官缺口,，科學(xué)家們都希望能夠通過(guò)各種技術(shù)，構(gòu)建更加復(fù)雜的人體器官,。自從多能干細(xì)胞具有向特定器官分化的能力被發(fā)現(xiàn)以來(lái),，人造器官已經(jīng)成為了干細(xì)胞應(yīng)用的主要方向。干細(xì)胞屬于具有自我復(fù)制能力的多潛能細(xì)胞,，在一定條件下,，可以分化成多種功能細(xì)胞。日本岡山大學(xué)和杏林大學(xué)的研究人員,，曾從成年實(shí)驗(yàn)鼠腎臟內(nèi)采集了成體干細(xì)胞來(lái)培育人造腎臟,；澳大利亞與荷蘭研究人員也從誘導(dǎo)多能性干細(xì)胞中，培育出“類(lèi)似腎臟的組織”,。

除了在腎病治療上的前景值得期待,，干細(xì)胞對(duì)于其他人體器官的“重塑”也大有作為。早在2008年一例支氣管移植手術(shù)中,，醫(yī)生利用患者的干細(xì)胞培養(yǎng)出的氣管組織修復(fù)捐獻(xiàn)的氣管,，這也被稱(chēng)為是首次干細(xì)胞“器官移植”。此外,，還有對(duì)于我們最為重要的器官之一,，心臟。心臟的成熟心肌細(xì)胞是不可再生的,，干細(xì)胞的研究更為重要,。美國(guó)加州大學(xué)伯克利分校的研究人員曾與美國(guó)格拉德斯通心血管病研究所的科學(xué)家們合作，利用干細(xì)胞 建造“迷你”心臟,。他們使用生物化學(xué)和生物物理學(xué)方法,，在試管中培育出的人體微心室，雖然身形“迷你”,，但這顆“小心臟”能像完整大小的心臟那樣“搏動(dòng)”。

而今,，距離首次成功完成心臟移植手術(shù)已有超過(guò)50年時(shí)間,，隨著技術(shù)的成熟，科學(xué)家已經(jīng)可以誘導(dǎo)胚胎干細(xì)胞變成心臟細(xì)胞,。暨南大學(xué)附屬第一醫(yī)心臟血管外科主任張曉慎告訴記者,，干細(xì)胞治療及心臟組織工程是對(duì)終末期心力衰竭很有應(yīng)用前景的治療方法，除了遠(yuǎn)期可用于心臟的人工“培養(yǎng)”外,，還可期望干細(xì)胞治療使心臟功能得到修復(fù),，使部分患者避免心臟移植。(記者 黃嵐)

【專(zhuān)家聲音】

人工心臟成為近年來(lái)研究熱點(diǎn)

英國(guó)牛津大學(xué)約翰·拉德克利夫醫(yī)院斯蒂芬·維斯特比在接受媒體采訪時(shí)說(shuō),，心臟泵和干細(xì)胞結(jié)合在一起,，可能是一個(gè)很好的替代方案,，可以幫助更多的人。但有“形”不等于有“功能”,，目前人造器官的應(yīng)用研究本質(zhì)上主要還是對(duì)已有器官的修復(fù)和改良,，還無(wú)法將完整器官進(jìn)行替換。

“在‘造血干細(xì)胞對(duì)心力衰竭的治療’實(shí)驗(yàn)中,，干細(xì)胞治療對(duì)全因死亡率,、射血分?jǐn)?shù)及生活質(zhì)量等方面與陰性對(duì)照組并無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，說(shuō)明干細(xì)胞治療并未提升心力衰竭的預(yù)后,。因此,，干細(xì)胞治療在目前的臨床試驗(yàn)中結(jié)果并不一致，是否真的起到治療作用,，需進(jìn)一步的深入研究,。”張主任表示,，“心臟組織工程”是熱點(diǎn)之一,，人類(lèi)胚胎干細(xì)胞和人類(lèi)誘導(dǎo)的多能干細(xì)胞，可以定向分化成特定器官的細(xì)胞,，分化后的細(xì)胞有一定的可用性和可擴(kuò)展性,，因此被應(yīng)用于心臟組織工程當(dāng)中。據(jù)了解,，目前已有研究人員通過(guò)心外膜途徑,，將工程化的人類(lèi)心肌細(xì)胞移植到裸鼠體內(nèi)，移植物出現(xiàn)血管的重建,，但看不到移植的組織和正常心肌發(fā)生機(jī)電耦合,。張主任表示，目前心臟組織工程技術(shù)并未應(yīng)用到臨床,，但其有一定的臨床應(yīng)用前景,。”

此外,，“人工心臟”也是近幾十年來(lái)的研究熱點(diǎn),。“目前,，人工心臟主要應(yīng)用于以下情況：第一,，是對(duì)于等待心臟移植手術(shù)病人，因?yàn)椴豢赡嫘墓δ芩ソ叨＜吧鼤r(shí),，人工心臟可以成為橋接治療方案,；第二，是對(duì)于嚴(yán)重心力衰竭患者，也可用作一種血泵的臨時(shí)替代心臟的治療方案,。由于目前的人工心臟需要抗凝,，以及可能出現(xiàn)的中風(fēng)、感染等并發(fā)癥,，長(zhǎng)期使用的成熟人工心臟產(chǎn)品還沒(méi)有出現(xiàn),。”張主任說(shuō),。

【未來(lái)展望】

“器官再生”之夢(mèng)依然充滿(mǎn)挑戰(zhàn)

無(wú)論是科學(xué)家,、醫(yī)生還是患者，都期待“不存在排異反應(yīng),，不需要輔助藥物治療,，也不存在倫理爭(zhēng)端的人造器官時(shí)代”的到來(lái)。然而人造器官植入人體后,，又是否能與人體自有的內(nèi)分泌系統(tǒng),、神經(jīng)系統(tǒng)等相適應(yīng)和協(xié)調(diào)，以保持長(zhǎng)久的存活且行使正常的功能,？

“人造器官即使有完整的細(xì)胞的構(gòu)成,，有完整的器官形態(tài)，但值得注意的是,，它們的培育是在體外環(huán)境,，與體內(nèi)復(fù)雜的內(nèi)環(huán)境無(wú)法相提并論，那么移植后,，這些器官是否能有正常的功能,，值得深究?！睆堉魅胃嬖V記者,，眾所周知，人體大至疾病,，小至心情,，都會(huì)引起內(nèi)環(huán)境的一系列改變，這些變化是體外完全無(wú)法模擬和復(fù)制的,，那么人造器官移植入人體后,，面對(duì)這些改變，能像正常自身器官那樣作出迅速,、精準(zhǔn)而微妙的響應(yīng)嗎？就目前而言,，不得而知,。

美國(guó)生物學(xué)家、諾貝爾獎(jiǎng)獲得者吉爾伯特則認(rèn)為，在50年內(nèi),，人類(lèi)將能培育出人體的所有器官,。然而，從一滴血,，到一段血管,、一塊軟骨、一片皮膚,，再到最終的肝臟,、腎臟乃至心臟都是非常復(fù)雜的系統(tǒng)，人類(lèi)的人造器官“夢(mèng)”依然充滿(mǎn)挑戰(zhàn),。張主任表示,，即使人造器官達(dá)到何等的“渾然天成”，“倫理”仍將是個(gè)永遠(yuǎn)存在,、甚至永遠(yuǎn)爭(zhēng)議的問(wèn)題,。“古人有云,，兵馬未動(dòng),，糧草先行。因此我認(rèn)為,，在將人造器官移植真正用于人體疾病治療之前,，也就是在技術(shù)正飛速發(fā)展的當(dāng)下，技術(shù)應(yīng)用的社會(huì)規(guī)則的研究,、思量,、制定與決策更亟不可待。畢竟,，有規(guī)矩,，才可成方圓?！彼f(shuō),。