人造器官，未來可期

呂雪

在一篇描寫未來醫(yī)院的文章里，曾有過這樣的描述：老張患了嚴(yán)重的心臟病，在一家大醫(yī)院里，醫(yī)生用不到2小時(shí)的時(shí)間，給他換上了一顆人工制造的機(jī)械心臟。不久老張就恢復(fù)了健康，胸膛里帶著那顆跳動(dòng)著的人工心臟，愉快地回歸工作崗位上。

也許有人認(rèn)為這完全是不切實(shí)際的空想。但是，近百年來，由于世界上研制人造器官的科學(xué)工作者們的努力，曾經(jīng)的空想已在逐步變成現(xiàn)實(shí)。

如果，人體的某一種器官出了毛病，吃藥打針都不能治愈，能不能換上一個(gè)新的器官繼續(xù)工作呢？據(jù)說在古希臘的時(shí)候，人們就有過這種幻想。到了近代，醫(yī)務(wù)工作者們?cè)缫验_始孜孜不倦地研究器官移植術(shù)和人造器官的制造。

器官的移植就是把他人的健康器官取來，替換患者已喪失功能的器官，以挽救患者的生命。但是器官移植碰到的最大障礙是人體的排異反應(yīng)。原來，人體有一種奇特的本能，就是能夠識(shí)別異體器官，并產(chǎn)生抗體來摧毀它，從而使移植的器官受到破壞，失去功能。這本來是屬于保護(hù)身體的一種免疫反應(yīng)，但卻給器官移植帶來很大的困難。另外，同種異體器官移植還受到供應(yīng)來源和保存等方面的限制，所以一部分科學(xué)工作者就另辟蹊徑，開始研制人造器官。

人造器官是人工制造的具有器官功能的機(jī)械裝置，把它安裝在人體上不會(huì)產(chǎn)生異體移植的排異反應(yīng)。而且人造器官可以大量生產(chǎn)并易于保存。如果人體的各種器官都能研制成功，患者就能各取所需，替換失去功能的器官。

心臟、皮膚均能“造”

目前，科學(xué)家已經(jīng)研發(fā)出多種人造器官。

心臟：通過輸入個(gè)體計(jì)算機(jī)或超聲波掃描獲得的二維數(shù)據(jù)，使打印機(jī)能夠逐層建立復(fù)制樣本層。科學(xué)家已利用3D打印技術(shù)打印了第一份真實(shí)人類的心臟。該心臟樣本是患有不尋常并發(fā)癥患者的心臟的精確解剖副本。英國(guó)Bristol機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家們?cè)迹麄兂晒Φ厥褂?D打印機(jī)制造了第一臺(tái)可驅(qū)動(dòng)人工肌肉的機(jī)器“心臟”。這臺(tái)機(jī)器心臟搭載微生物燃料電池（MFCs），可從人體尿液中獲取能量。

這種人造心臟經(jīng)歷15年的研發(fā)，表面由人造制品和動(dòng)物組織制成，由兩個(gè)小型電動(dòng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)。在植入患者胸腔后，通過感應(yīng)器上收集到的信息來模仿真實(shí)器官的各種反應(yīng)，并通過皮膚上或插在患者耳朵后面的電磁感應(yīng)器，驅(qū)動(dòng)控制器來操作人造心臟。

頭顱：美國(guó)牛津性能材料公司首創(chuàng)了3D打印頭骨技術(shù)，目前已有一名患者將75%的頭骨替換為這種打印出來的移植組織。研究人員先掃描這位患者的頭骨，然后以聚醚酮酮為原材料，照著原先的頭骨打印出了新的移植組織。

人體大腦的完全復(fù)制目前還沒法做到，但大腦起搏器的技術(shù)已有所突破。大腦起搏器通過電脈沖刺激大腦局部神經(jīng)，便可使患者在一定程度上恢復(fù)身體知覺，因此醫(yī)生將導(dǎo)線植入患者大腦特定位置，利用腦部節(jié)律器發(fā)出的電波刺激，來調(diào)節(jié)腦部不正常的活動(dòng)訊息，從而控制身體運(yùn)動(dòng)紊亂癥狀

五官：美國(guó)康奈爾大學(xué)研究人員利用牛耳細(xì)胞，3D打印出人造耳朵。研究人員首先利用快速旋轉(zhuǎn)的三維相機(jī)，拍攝耳朵的三維信息，然后將其輸入電腦，3D打印機(jī)會(huì)據(jù)此打印出耳朵模子。隨后在模子中注入特殊的膠原蛋白凝膠。此后數(shù)周內(nèi)，軟骨逐漸增多并取代凝膠。3個(gè)月后，模子內(nèi)出現(xiàn)一個(gè)具有柔韌性的人造外耳，其功能和外表均與正常人耳相似。

胚胎干細(xì)胞：英國(guó)研究人員利用最新的3D打印技術(shù)，“打印”出活體胚胎干細(xì)胞。實(shí)驗(yàn)證明，這些干細(xì)胞仍保持著人體胚胎干細(xì)胞的正常分化能力。超過95%的干細(xì)胞在被“打印”24小時(shí)后仍然存活。胚胎干細(xì)胞是胚胎中一些具有發(fā)育成各種組織和器官能力的細(xì)胞，在醫(yī)學(xué)上具有極大的應(yīng)用前景。研究人員指出，這一技術(shù)將有助于制造出更精確的人體組織。

皮膚：英國(guó)布里斯托大學(xué)的科學(xué)家們研制出一種人造肌肉，能夠復(fù)制天然肌肉的活動(dòng)，并且具有非常強(qiáng)的視覺效果。科學(xué)家們有望在此基礎(chǔ)上創(chuàng)造出很多新技術(shù)，制造出能改變顏色進(jìn)行偽裝的智能服裝以及讓人體冬暖夏涼的“智能”皮膚。

人造器官移植將成常規(guī)手術(shù)

人類有可能用人造器官緩解供體短缺的現(xiàn)狀。理想的模式是，一名患者“捐獻(xiàn)”自體細(xì)胞，或者出自活體切片，或者出自血液抽取。隨后，由實(shí)驗(yàn)室把這些細(xì)胞注入類似器官的“支架”中。現(xiàn)在，一些簡(jiǎn)單的人體器官已經(jīng)可以經(jīng)人造后移植，幫助患者解除病痛。

安杰拉·伊里薩里2007年出生，患有先天心臟缺陷，只有一個(gè)擁有正常功能的心室，從而導(dǎo)致機(jī)體隨時(shí)面臨缺氧風(fēng)險(xiǎn)。標(biāo)準(zhǔn)的治療方法是，經(jīng)過數(shù)次手術(shù)，在心臟附近植入一根血管連接一根靜脈和另一根血管。

不過，耶魯大學(xué)的醫(yī)生使用了另一種較為冒險(xiǎn)的療法，即利用伊里薩里的自體細(xì)胞讓“橋梁”血管自我生長(zhǎng)。醫(yī)生首先提取了伊里薩里的骨髓細(xì)胞，把它們放入一根可生物降解的試管內(nèi)，培育兩小時(shí)后把這一“支架”植入伊里薩里的體內(nèi)，讓它伴隨伊里薩里一起成長(zhǎng)。手術(shù)已經(jīng)過去兩年。伊里薩里的母親說，術(shù)前的女兒無法正常游戲，容易疲勞。但現(xiàn)在，“她可以擁有正常的游戲日”。

如今，血管、氣管等簡(jiǎn)單器官已經(jīng)處于研究人員的復(fù)制列表之中。2011年7月，英國(guó)、瑞典和意大利等國(guó)研究人員借助三維成像技術(shù)，用類似玻璃的材料為一名腫瘤患者搭建人造氣管“支架”，隨后把它浸泡入患者骨髓干細(xì)胞配制的溶液中，使它“發(fā)育”為患者的“原配”氣管并完成移植。

輪廓容易，功能很難

人造器官最關(guān)鍵的是能夠在體外從多能干細(xì)胞分化出具有正常功能的復(fù)雜的三維結(jié)構(gòu)的器官。器官是由各種功能性細(xì)胞和組織組成的，但就多能干細(xì)胞向特定功能細(xì)胞類型的分化本身還有很長(zhǎng)的路要走，效率低是最大的瓶頸。

輪廓與外形的實(shí)現(xiàn)相對(duì)簡(jiǎn)單得多，而要這個(gè)打印出來的器官完全具有人體正常器官的功能還是一個(gè)遙遠(yuǎn)的征程。可以想象，將眾多類型的、復(fù)雜的、具有特定功能的細(xì)胞組織群體，組合成一個(gè)同我們?nèi)梭w一致的、有序的、行使正常功能的三維器官是一個(gè)多么浩大的工程。

組織器官不是簡(jiǎn)單的“產(chǎn)品”，它需要復(fù)雜的調(diào)控。比如人工造一個(gè)腎臟或者心臟，通過手術(shù)安裝到人體后，神經(jīng)系統(tǒng)、內(nèi)分泌系統(tǒng)的調(diào)控功能能否與之相適應(yīng)，如何協(xié)調(diào)與人身體的調(diào)控，這方面可能需要進(jìn)一步研究。