幾年前,美國醫(yī)生查爾斯·瓦卡蒂為一位患者成功地接活了一根大拇指,這次手術(shù)的特殊之處在于:醫(yī)生用的材料不是這位患者的斷指,而是一片切削成型的珊瑚和在實驗室里培養(yǎng)出來的患者的骨骼細胞。到了2000年春天,這根拇指已經(jīng)長出了血管,可以輕微活動,并且有一些觸覺。查爾斯·瓦卡蒂醫(yī)生說:“我們對它進行了活體組織檢查,發(fā)現(xiàn)珊瑚上所有的小孔都已經(jīng)被骨骼組織填滿了?!?/p>
這就是人體組織工程學的一個生動的例子:利用活體細胞人工合成人體器官。
目前,全球有上千萬患者在等待進行器官移植手術(shù),捐贈者的數(shù)量卻遠遠不夠,而再造人體器官技術(shù)的突破將帶給他們生存的希望。
在再造器官中,目前有兩種制品應(yīng)用于臨床治療,那就是再造的皮膚和軟骨。再造的皮膚是由切割下來的表皮細胞和膠原蛋白制成的,同人體皮膚一樣有表皮層、真皮層以及結(jié)構(gòu)基體的間質(zhì)。在大多數(shù)時候,這種皮膚產(chǎn)品用于腳部和腿部潰瘍的輔助治療。
醫(yī)生們還經(jīng)常使用再造的軟骨細胞修復破裂的膝蓋軟骨。整形外科專家將病人的軟骨組織送到專門的再造器官生產(chǎn)公司里,由生產(chǎn)公司對活體組織進行培養(yǎng),然后重新注入病人的膝蓋。目前,全美國只有5000名患者接受過這種治療。但醫(yī)學家們樂觀地表示,在不久的將來,它將取代現(xiàn)在使用的金屬塑膠關(guān)節(jié)。到那時,做過修復膝蓋手術(shù)的人就再也不會覺得自己同別人有什么不同了。
但是如今,人體組織工程師們已不再滿足于制造皮膚、軟骨之類的簡單部件了,他們開始致力于更換人體重要器官的研究。希望人類終有一天可以制造出自己身體的所有配件,永遠不受疾病之苦。
當然,對于科學家們來說,制造重要的人體器官仍然是一項艱巨的任務(wù)。研究人員至今仍未確定使用何種細胞來制造心臟等復雜器官。更為重要的是,人體器官是三維立體的,你只要想想腎臟里數(shù)以百萬計的微細管道就知道難度有多大了。
為了保持器官正確的形狀,人體組織工程師使用了高分子聚合物作支架,在細胞繁殖的時候定住細胞,這樣就可以得到精確的形狀,聚合物完成任務(wù)后會分解掉??茖W家們已經(jīng)以這種方式,利用軟骨組織細胞在高分子聚合物支架基礎(chǔ)上制造出了人造鼻子。
越復雜的器官,制造的難度就越大,不過人體組織工程師們正在攻克一道道的難關(guān):使用生物工程技術(shù)制成的球狀膀胱,目前正在進行動物實驗;科學家們在制造可植入胰腺時,目前將生成胰島素的細胞裝在保護囊中的嘗試已經(jīng)取得了讓人滿意的效果;在對肝臟的研究中,研究人員們正將其通過人體試驗。
而人體最復雜、最重要的器官是心臟,它擁有瓣膜、心室和心博功能。哈佛大學醫(yī)學院的醫(yī)生們正在綿羊體內(nèi)培育人體心臟瓣膜。醫(yī)生們說:“人造心臟最根本的問題還不在于復雜性,而在于厚度。”細薄的組織很容易從外界吸收營養(yǎng),但像心臟那樣多肉的器官往往在新的血管生成之前就已經(jīng)死亡??茖W家們現(xiàn)在已經(jīng)看到了希望的曙光,他們提出了解決方案:利用電腦晶片設(shè)計技術(shù)勾畫出血液循環(huán)網(wǎng)路,然后層層疊加。
2002年,美國70多家公司在人體組織工程技術(shù)方面的投資總額已達6億美元。科學家們使用實驗室培育出再造器官已經(jīng)為時不遠,也許有一天,醫(yī)生的柜子里會裝滿可以更換的人體部件,你哪里有了毛病,只管換就行了。
(摘自《百科知識》原標題為《訂造身體不是夢》本刊有刪節(jié))