未來(lái)的“超級(jí)膏藥”

岑夫子

伊麗莎白·羅珀感覺(jué)腿上靠近膝蓋的地方有點(diǎn)疼，像是被什么蟲(chóng)子叮咬了。涂了抗生素的軟膏也不頂用，在兩周內(nèi)，傷口變成了3個(gè)。醫(yī)生懷疑傷口可能感染了一種叫“金黃色葡萄球菌”的耐藥細(xì)菌，于是開(kāi)出最強(qiáng)的口服抗生素，并警告說(shuō)，倘若這也不頂用，那就沒(méi)治了。

不過(guò)，羅珀不是一般的患者，她是美國(guó)北卡羅來(lái)納州立大學(xué)的一位材料科學(xué)家，正在參與開(kāi)發(fā)一種能快速治療傷口的“超級(jí)膏藥”。這種超級(jí)膏藥不含抗生素，愈后也不留疤痕。

這種超級(jí)膏藥的核心是一種可降解的材料，它在降解之后，除了你自己新長(zhǎng)出來(lái)的細(xì)胞，什么都不會(huì)留下。更重要的是，同樣的辦法未來(lái)還可用來(lái)治療從肌肉損傷到粉碎性骨折等很多疾病。它代表著21世紀(jì)醫(yī)學(xué)的發(fā)展方向。

神通廣大的“骨架”

那么，這種超級(jí)玩意兒是什么呢？在身體上，這種東西叫做細(xì)胞外基質(zhì)。當(dāng)你把血管、器官，甚至是一塊皮膚上的細(xì)胞小心翼翼剔除之后，就留下了一副“骨架”。這副“骨架”就是細(xì)胞外基質(zhì)。如果拿樓房作比喻，把水泥、磚塊一一清除之后，留下的鋼筋“骨架”就是這座樓房的“細(xì)胞外基質(zhì)”。這副“骨架”使不同的組織、器官擁有和保持不同的形狀。比如說(shuō)，心臟之所以能保持心形，是因?yàn)橛幸粋€(gè)心形的“骨架”在支撐著，沒(méi)有它，心臟是無(wú)法保持固定形狀的。

這個(gè)“骨架”本身是由一些不易變質(zhì)的蛋白質(zhì)組成的。所以，哪怕一個(gè)捐獻(xiàn)來(lái)的人體器官因缺氧過(guò)久導(dǎo)致細(xì)胞壞死而報(bào)廢了，但只要剔除掉上面的死細(xì)胞，其“骨架”依然可以利用。

更重要的是，器官“骨架”上面含有一類特殊的蛋白質(zhì)，當(dāng)干細(xì)胞在器官“骨架”上“安家”的時(shí)候，它們起到“引導(dǎo)員”的作用：它誘導(dǎo)干細(xì)胞到合適的位置上去，并誘導(dǎo)它們轉(zhuǎn)化成骨骼、肌肉或者脂肪細(xì)胞。至于誘導(dǎo)成什么類型的細(xì)胞，全看干細(xì)胞所處位置的細(xì)胞外基質(zhì)給予它們的壓力。在壓力大的地方，細(xì)胞外基質(zhì)會(huì)將任何進(jìn)來(lái)的干細(xì)胞塑造成肌肉或者骨骼細(xì)胞，而在壓力小的地方，則塑造成脂肪細(xì)胞。在我們的身體上，這種壓力是我們?nèi)粘＜∪馍炜s時(shí)產(chǎn)生的，而在實(shí)驗(yàn)室，靠的是外界的操縱。

這一切完成之后，細(xì)胞外基質(zhì)還提供給它們營(yíng)養(yǎng)，讓它們發(fā)育，直到血管形成。待到血管形成之后，當(dāng)然一切都好辦了，往后，整個(gè)器官發(fā)育所需的氧氣和營(yíng)養(yǎng)，就可通過(guò)血液源源不斷地運(yùn)送來(lái)。但在血管形成之前，這一切是靠細(xì)胞外基質(zhì)提供的。

長(zhǎng)期以來(lái)，科學(xué)家試圖利用細(xì)胞外基質(zhì)來(lái)培養(yǎng)再生器官。例如，在動(dòng)物試驗(yàn)中，研究人員拿一只動(dòng)物的腎，用試劑把上面的細(xì)胞“洗”盡；然后他們以剩下的“骨架”作模板，在上面培養(yǎng)干細(xì)胞；干細(xì)胞將沿著“骨架”分裂生長(zhǎng)，直至給“骨架”重新覆上血肉。2013年，科學(xué)家用這種辦法培育出了世界上首個(gè)人造腎。目前，這只人造腎在小鼠體內(nèi)工作良好。其他人還在用類似的辦法培育人造肝臟、心臟等器官。

讓肌肉再生

但有時(shí)候，科學(xué)家或許并不想讓整個(gè)器官再生，只想修復(fù)某個(gè)損壞的組織器官，在這種情況下，細(xì)胞外基質(zhì)也一樣能派上用場(chǎng)。

我們知道，當(dāng)肌肉損傷之后，在一定程度上是能夠自己再生的，但如果某個(gè)肌群損傷太嚴(yán)重，那就不容易恢復(fù)。這時(shí)，唯一的選擇就是從身體別的部位移植肌肉，但這樣做的效果不太好。

但如果在傷口處填上細(xì)胞外基質(zhì)，然后把傷者自己的細(xì)胞吸引來(lái)，培育新肌肉，會(huì)如何呢？根據(jù)這一設(shè)想，一位美國(guó)醫(yī)生招募了6名肌肉嚴(yán)重?fù)p傷的志愿者來(lái)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。其中一位志愿者原是美國(guó)海軍士兵，在阿富汗戰(zhàn)爭(zhēng)中被炸彈炸壞了腿上的四頭肌，要是沒(méi)人扶，原先都沒(méi)法從椅子上站起來(lái)。醫(yī)生通過(guò)手術(shù)，清除了他傷口處的疤痕組織之后，簡(jiǎn)單地把一塊取自豬膀胱的細(xì)胞外基質(zhì)植入傷洞，然后包扎起來(lái)；在護(hù)理期間，只是設(shè)法把傷口擠得緊一些。令人震驚的是，6個(gè)月后，傷口愈合了，肌肉重新長(zhǎng)了出來(lái)，原先填進(jìn)去的豬的細(xì)胞外基質(zhì)也消失了，取而代之的是志愿者自身的細(xì)胞外基質(zhì)。如今，這位志愿者能夠徒步郊游、騎自行車，甚至還能踢足球。

制造人造血管

人造基質(zhì)還能當(dāng)做“模具”被用來(lái)建造身體的“部件”，制造出來(lái)的“部件”比天然的還更為堅(jiān)實(shí)、耐用。一個(gè)將從中受益無(wú)窮的群體就是數(shù)百萬(wàn)每年靠著腎透析活命的人們。

透析對(duì)身體的摧殘是粗暴的：你的手臂“吊”在透析的器械上，一周需要透析3次，手臂上的大靜脈被刺破，血液必須以很快的速度通過(guò)透析器械，在幾小時(shí)內(nèi)就做完正常腎臟需要幾天才能完成的事情。透析時(shí)間久了，對(duì)靜脈的傷害很大，血管壁韌性變差。于是，醫(yī)生就不得不換條靜脈透析。如果所有靜脈都試過(guò)了，那就需要從身體別的部位移植血管，但在移植血管沒(méi)愈合之前，一個(gè)塑料導(dǎo)管不得不先嵌入，而塑料導(dǎo)管很容易導(dǎo)致感染。這個(gè)過(guò)程是很痛苦的。

所以，科學(xué)家著手制造比天然血管基質(zhì)還要堅(jiān)韌的人造物。為了做到這一點(diǎn)，他們首先用一種能快速降解的高分子聚合物按真實(shí)血管的尺寸制造出血管的“骨架”，唯一的不同是，“骨架”的管壁要比真實(shí)血管壁厚。然后，他們讓這個(gè)“骨架”披上人的平滑肌細(xì)胞。幾天之內(nèi)，人造基質(zhì)被降解了，代之以患者自身的細(xì)胞外基質(zhì)。這樣制造出來(lái)的血管管壁比真實(shí)血管壁更厚，韌性更好。

人造基質(zhì)在未來(lái)還有著更廣泛的用途。科學(xué)家甚至開(kāi)始研究用它來(lái)修復(fù)大腦損傷的可能性。科學(xué)家提取這種成分后，注射到中風(fēng)小鼠的體內(nèi)。結(jié)果讓人吃驚，在兩周的時(shí)間里，它們就恢復(fù)正常了。

（摘自《大科技·科學(xué)之謎》）