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近日，瑞典外科醫生首次將一個完全“成長”于實驗室中的人造氣管成功移植入患者體內，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胞，科學家將這些干細胞“栽培”在精心設計的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，定制器官是科學家和患者的共同夢想，這一手術的成功無疑讓人們看到了圓夢的曙光。然而，當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 在瑞典成功進行的人類首次人造器官移植手術被醫學界認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胞圍繞特制人造支架生長發育而來。以前，也曾有過干細胞發育成氣管的先例，但是支架采用的是捐獻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造。主持手術的意大利再生醫學專家保羅·馬奇阿瑞尼教授與來自倫敦大學的亞歷山大·賽富林教授共同設計了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，患者的干細胞被“栽培”于支架上兩天后，即“長”出了準備用于移植的氣管細胞。由于被造器官來自患者本體的干細胞，因此當器官被植入時，不會遇到任何遭免疫系統排斥的風險。該患者近日恢復得很好，并已出院。 此次手術是在瑞典卡羅林斯卡大學醫院進行的。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，因為適合孩子的捐贈器官更加難以找尋。賽富林表示此技術未來大有可為。 仿生程度最高的人造氣管移植手術 廣東省醫學科學院醫學研究中心主任余細勇教授在接受本報專訪時表示，早在上世紀60年代就有關于人工氣管的研究。當時患者的氣管因病被切掉一截，于是，醫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”完全不同的外源性人工氣管難和人的組織完全吻合，很易發生“泄漏”。并且，它無法產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，有可能引發一系列排斥反應。 而此次在瑞典外科手術中植入患者體內的人造氣管，則和人體天生氣管非常類似。人體內神奇的干細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胞。“干細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和其他組織縫合后，不會產生排斥反應，反而會和其他組織很好地生長到一起，融為一體。“所以應該為這次手術加上定語仿生程度最高的人造氣管移植手術。”他微笑著說。 在實驗室中，如何確保支架上的細胞不會無限制地分化發展，而是剛好“長成”所需氣管組織后就戛然而止呢？ 余主任解釋，這是由細胞天然的特殊機制決定的。“兩種細胞一接觸，進行物質交換，生長即會停止。如果沒有限制，就可能發展為腫瘤。”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，人造器官是醫學發展的大勢所趨。 但事實上，人體的復雜和精密程度遠遠超過人們的想象，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胞成分的難題尚未解決。 二是即便生成了各種細胞成分，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調也是難題。 四是每個器官都受神經支配，一條神經通路如電線盒般聚集了成千上萬條微細神經，人造器官該怎么和原有的神經整合在一起，恐怕也要讓科學家傷透腦筋。 他進一步舉例說明。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，會在體內產生的免疫排斥反應或者慢性降解后產生炎癥反應。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，已經耗費了科學家無數的心力，直到去年才首次成功獲得了心臟骨架科學家通過將一個供體心臟的全部細胞消化掉，最終得到了由膠原纖維組成的立體心臟骨架結構，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，科學家利用人體干細胞可向各種組織分化的特點，在特異調控因子的作用下，將干細胞分化培育出諸如心肌細胞、成纖維細胞、心臟起搏細胞、血管平滑肌細胞、血管內皮細胞、心臟內膜細胞、外膜細胞等心臟組織需要的各種細胞，再將這些細胞分別“種植”在心臟骨架上。 所有程序需精確進行，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，優勢是可控，劣勢則在于細胞分化過程太過復雜，細胞生長發育的微環境未能完全研究成功。 第二種思路是“借雞生蛋”，即在別的動物體內制造人體需要的器官。以本報此前報道過的轉基因克隆豬為例，可通過轉基因克隆技術，對豬胚胎進行基因改造，在豬的胚胎內轉入人的特定基因，“使產出的豬，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節、韌帶等器官，可通過“借雞生蛋”的方式制出人造器官進行置換。 (責任編輯：Doctor001) |
