全球首例人造氣管移植手術(shù)實(shí)施成

　　近日，瑞典外科醫(yī)生首次將一個(gè)完全“成長”于實(shí)驗(yàn)室中的人造氣管成功移植入患者體內(nèi)，使這位飽受折磨的患者重獲新生。這個(gè)人造氣管來自患者自身的干細(xì)胞，科學(xué)家將這些干細(xì)胞“栽培”在精心設(shè)計(jì)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(xué)家和患者的共同夢想，這一手術(shù)的成功無疑讓人們看到了圓夢的曙光。然而，當(dāng)人類有一天可以隨意定制器官，夢魘也許也會(huì)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(jìn)行的人類首次人造器官移植手術(shù)被醫(yī)學(xué)界認(rèn)為具有里程碑的意義。這個(gè)幸運(yùn)的患者今年36歲，是一名居住在冰島的非洲學(xué)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(gè)成功移植入自體人造器官的人。

　　這個(gè)人造器官是由這名男子的干細(xì)胞圍繞特制人造支架生長發(fā)育而來。以前，也曾有過干細(xì)胞發(fā)育成氣管的先例，但是支架采用的是捐獻(xiàn)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(chuàng)造。主持手術(shù)的意大利再生醫(yī)學(xué)專家保羅·馬奇阿瑞尼教授與來自倫敦大學(xué)的亞歷山大·賽富林教授共同設(shè)計(jì)了Y形人造器官支架。這個(gè)支架由類似塑料的一種聚合材料制成，患者的干細(xì)胞被“栽培”于支架上兩天后，即“長”出了準(zhǔn)備用于移植的氣管細(xì)胞。由于被造器官來自患者本體的干細(xì)胞，因此當(dāng)器官被植入時(shí)，不會(huì)遇到任何遭免疫系統(tǒng)排斥的風(fēng)險(xiǎn)。該患者近日恢復(fù)得很好，并已出院。

　　此次手術(shù)是在瑞典卡羅林斯卡大學(xué)醫(yī)院進(jìn)行的。它的成功意味著未來病人也許不再需要苦等一個(gè)適合的捐贈(zèng)器官。對于孩子來說這一成功尤其意義深遠(yuǎn)，因?yàn)檫m合孩子的捐贈(zèng)器官更加難以找尋。賽富林表示此技術(shù)未來大有可為。

　　仿生程度最高的

　　人造氣管移植手術(shù)

　　廣東省醫(yī)學(xué)科學(xué)院醫(yī)學(xué)研究中心主任余細(xì)勇教授在接受本報(bào)專訪時(shí)表示，早在上世紀(jì)60年代就有關(guān)于人工氣管的研究。當(dāng)時(shí)患者的氣管因病被切掉一截，于是，醫(yī)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(zhì)”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(fā)生“泄漏”。并且，它無法產(chǎn)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(nèi)，有可能引發(fā)一系列排斥反應(yīng)。

　　而此次在瑞典外科手術(shù)中植入患者體內(nèi)的人造氣管，則和人體天生氣管非常類似。人體內(nèi)神奇的干細(xì)胞有向不同組織分化的能力，這個(gè)人造氣管就來自患者的骨髓干細(xì)胞?！案杉?xì)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(shí)現(xiàn)80%～90%的功能保障?！庇嘀魅谓榻B說。這種人造氣管被植入患者體內(nèi)和其他組織縫合后，不會(huì)產(chǎn)生排斥反應(yīng)，反而會(huì)和其他組織很好地生長到一起，融為一體?！八詰?yīng)該為這次手術(shù)加上定語仿生程度最高的人造氣管移植手術(shù)?！彼⑿χf。

　　在實(shí)驗(yàn)室中，如何確保支架上的細(xì)胞不會(huì)無限制地分化發(fā)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(xì)胞天然的特殊機(jī)制決定的。“兩種細(xì)胞一接觸，進(jìn)行物質(zhì)交換，生長即會(huì)停止。如果沒有限制，就可能發(fā)展為腫瘤?！彼缡钦f。而人造氣管的孔徑、長度則是由骨架決定的。

　　實(shí)現(xiàn)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(yī)學(xué)發(fā)展的大勢所趨。

　　但事實(shí)上，人體的復(fù)雜和精密程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(xì)胞成分的難題尚未解決。

　　二是即便生成了各種細(xì)胞成分，如何將它們有機(jī)地組合在一起亦是難題?！熬拖窦従€織布一般，如何在織的過程中排列出各種花紋，同時(shí)使布兼具透氣性，這就涉及有機(jī)組合的問題。”

　　三是組合而成的器官各個(gè)成分的功能是否能協(xié)調(diào)也是難題。

　　四是每個(gè)器官都受神經(jīng)支配，一條神經(jīng)通路如電線盒般聚集了成千上萬條微細(xì)神經(jīng)，人造器官該怎么和原有的神經(jīng)整合在一起，恐怕也要讓科學(xué)家傷透腦筋。

　　他進(jìn)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(xì)胞附著生長的心臟骨架。如果利用人工材料合成骨架，會(huì)在體內(nèi)產(chǎn)生的免疫排斥反應(yīng)或者慢性降解后產(chǎn)生炎癥反應(yīng)。只有來自人自身機(jī)體的心臟骨架，才能避免排斥。僅僅是這一步，已經(jīng)耗費(fèi)了科學(xué)家無數(shù)的心力，直到去年才首次成功獲得了心臟骨架科學(xué)家通過將一個(gè)供體心臟的全部細(xì)胞消化掉，最終得到了由膠原纖維組成的立體心臟骨架結(jié)構(gòu)，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(xué)家利用人體干細(xì)胞可向各種組織分化的特點(diǎn)，在特異調(diào)控因子的作用下，將干細(xì)胞分化培育出諸如心肌細(xì)胞、成纖維細(xì)胞、心臟起搏細(xì)胞、血管平滑肌細(xì)胞、血管內(nèi)皮細(xì)胞、心臟內(nèi)膜細(xì)胞、外膜細(xì)胞等心臟組織需要的各種細(xì)胞，再將這些細(xì)胞分別“種植”在心臟骨架上。

　　所有程序需精確進(jìn)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(xì)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(shí)驗(yàn)室中將干細(xì)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(yōu)勢是可控，劣勢則在于細(xì)胞分化過程太過復(fù)雜，細(xì)胞生長發(fā)育的微環(huán)境未能完全研究成功。

　　第二種思路是“借雞生蛋”，即在別的動(dòng)物體內(nèi)制造人體需要的器官。以本報(bào)此前報(bào)道過的轉(zhuǎn)基因克隆豬為例，可通過轉(zhuǎn)基因克隆技術(shù)，對豬胚胎進(jìn)行基因改造，在豬的胚胎內(nèi)轉(zhuǎn)入人的特定基因，“使產(chǎn)出的豬，別的部位都是豬的，唯有心臟是人的?；蛘呤切呐K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(fēng)險(xiǎn)?！柏i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(huì)將這種寄生疾病的潛在威脅帶入人體?！庇嘀魅握f。當(dāng)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(guān)節(jié)、韌帶等器官，可通過“借雞生蛋”的方式制出人造器官進(jìn)行置換。

　　余主任介紹，人造器官的難易和器官的復(fù)雜程度成正比。功能相對簡單的器官，如氣管、皮膚、關(guān)節(jié)、韌帶、血管等等，其人造器官可考慮“優(yōu)先被攻克”。但如果要制造相對較復(fù)雜的心臟等器官，還有很長的路要走。而人體最為精密復(fù)雜的器官大腦，目前則連其物質(zhì)交換、神經(jīng)傳遞都尚未完全認(rèn)識清楚，要實(shí)現(xiàn)人造大腦更是遙遙無期?！翱茖W(xué)正在加速發(fā)展，究竟何時(shí)可以攻克人造器官的一個(gè)個(gè)難題，很難預(yù)測，也許不到百年即可實(shí)現(xiàn)。”

　　倫理學(xué)困局：

　　換了器官，你還是你嗎？

　　能定制器官對人類無疑意義重大。但其另一面，也許是夢魘。

　　例如在動(dòng)物身上生產(chǎn)出人造器官，就不免面臨著倫理學(xué)的挑戰(zhàn)?！霸囅胂?，體內(nèi)跳動(dòng)著豬的心臟，接受者的感受會(huì)是如何？”余主任說。而且，當(dāng)接受者生育后代，下一代的基因里是否會(huì)帶著豬的成分？人是否會(huì)因此慢慢發(fā)生變異？余主任表示，異種成分在人體內(nèi)會(huì)帶給人很多不可預(yù)期的生理、心理問題。接受來自豬的人造器官后，人因此出現(xiàn)“豬性”也不是沒有可能?！靶呐K移植需通過血管和其他器官進(jìn)行連接。從哪里開始是人的基因，從哪兒開始是豬的基因，很難分辨清楚。除非把豬的所有血管都換成人的，才能排除人會(huì)感染‘豬性’的可能?！?

　　即使換上的是實(shí)驗(yàn)室“長”出的人造器官，這個(gè)器官的骨架可能來自另一個(gè)活體供體，捐贈(zèng)者的特質(zhì)對接受者就沒有影響嗎？波爾·皮爾索爾是美國的一位生理學(xué)家，多年來他一直在研究病人因植入別人的器官而性情變化的現(xiàn)象。最后，他得出這樣一個(gè)結(jié)論：心臟里儲(chǔ)存有大腦受其支配的信息，所以，心臟一旦植入別人的身體，便開始指揮新的主人，改變他的性格和習(xí)慣。

　　進(jìn)一步說，假如有一天人造大腦技術(shù)完全成熟，我們可以隨時(shí)更換大腦，一個(gè)笨腦瓜可以被一個(gè)聰明腦瓜所取代，那么將會(huì)是一幅令人欣喜的圖景嗎？抑或是會(huì)逼人類進(jìn)入一個(gè)進(jìn)退維谷的窘境？換了大腦，你還是你嗎？如果不是你，那個(gè)長著你的面孔但裝著實(shí)驗(yàn)室制造的腦瓜的人究竟是誰？人造器官可能引發(fā)的倫理學(xué)困局令人深思。

來源：藥品資訊網(wǎng)信息中心

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