修補心臟的新方法

現(xiàn)在，心臟病已經(jīng)成為世界性置人死亡的嚴重疾病，人們盼望著能夠找到治療心臟病的好方法，使更多的人可以延年益壽。科學家設(shè)想，將來有一天，只要從心臟病患者身上取一些心肌細胞作為種子，就可以為需要置換心臟的病人培育出新的心臟，這樣的心臟將是年輕的、活躍的，它不會被接受者的免疫系統(tǒng)所排斥。科學家們正在為實現(xiàn)這個夢想而辛勤工作著。美國麻省理工學院的科學家最近用一臺美國宇航局設(shè)計的被稱作“慢回轉(zhuǎn)器”的裝置來培育心肌細胞的組織塊，這些組織塊跳動起來很像一顆健康人的心臟。

美國航天局研制的慢回轉(zhuǎn)器是一臺什么樣的裝置呢?它實際上是航天醫(yī)學家們?yōu)榱嗽诘孛嫜芯亢教熘惺е匾蛩貙毎托∩矬w影響而研制的一種設(shè)備。它是一個緩慢旋轉(zhuǎn)的、像湯罐一樣大小的容器。里面的一套系統(tǒng)可以供給細胞和小生物體生長發(fā)育所需要的養(yǎng)料、氧氣，并將廢料排走。慢回轉(zhuǎn)器在緩慢旋轉(zhuǎn)時，改變重力作用在實驗物體上的方向，使單位時間內(nèi)作用在細胞或小生物體上的合力為o。這樣，就模擬了失重對細胞或生物體的作用。

為什么要讓心肌細胞在慢回轉(zhuǎn)器培養(yǎng)呢?這是因為在一般的細胞培養(yǎng)皿里培養(yǎng)的細胞，由于受地球重力的作用，細胞沉積在培養(yǎng)皿的底部，不容易形成立體結(jié)構(gòu)。但是在生物慢回轉(zhuǎn)器里，細胞群集不停地落下，然而還沒有落到底部就被另一個方向的力推上去了。所以，它們不會沉集在容器的底部，而是漂浮在容器的培養(yǎng)液里。漂浮的細胞更容易聚集成類似人體內(nèi)真實組織和器官的三維結(jié)構(gòu)，使它們無論從外觀或行為上更像天然組織。

在慢回轉(zhuǎn)器里要形成一小塊心臟組織大約需要培育出500萬左右的心肌細胞。為了使它能夠像組織一樣起作用，這些細胞需要相互之間的縫隙連接，這樣，它們之間就可以交換電信號，使心臟收縮或者跳動了。在像慢回轉(zhuǎn)器這樣的一個封閉、充滿營養(yǎng)液的環(huán)境里，細胞可以在自己身上形成間隙交叉。

慢回轉(zhuǎn)器大約用1個星期的時間就可以制造出一塊直徑為5微米，厚只有十分之一微米的組織。它像真正的心臟組織一樣，能夠自己跳動。要使一小塊心肌組織變成像心臟一樣大小、起到心臟的作用并不是那么容易的。心肌細胞對它們的生長環(huán)境很敏感，它們要求氧氣充足和有充分的營養(yǎng)供應(yīng)。在人體的心臟里，每個心肌細胞都有一根長20微米、可給它帶來氧氣和血液的血管。但是在慢回轉(zhuǎn)器生長的組織里沒有血管——一根也沒有。為了使這些小塊的心肌變大，研究人員已經(jīng)開始將心肌細胞和血管細胞放在一起培養(yǎng)，但是到目前為止還沒有成功地使血管長入心肌細胞。因此，要培育出一個真正的心臟，還有更多的工作要做。

要用實驗室培育的心肌組織來修補心臟缺陷或在心臟受到損傷時替代受損傷的組織，還是將來的事。但是，通過慢回轉(zhuǎn)器培育的組織已經(jīng)發(fā)揮作用了，生物學家已經(jīng)用這種方法對一些疾病的本質(zhì)進行了研究。在太空，慢回轉(zhuǎn)器已經(jīng)成為航天飛機和國際空間站上進行癌和生物研究的一個重要部分。現(xiàn)在，一種更直接的用途是可以用來檢測藥物，用慢回轉(zhuǎn)儀培育的心肌組織來檢測藥物會得到更真實的效果。

科學家們的最終目標是在實驗室中培育出可以替代身體器官的產(chǎn)品，不僅是心臟，還有軟骨、肝、前列腺和腎臟……這是驚人的設(shè)想，還有很多問題要解決，還要進行相當漫長的研究工作。即使如此，一個四分之一英寸大小的跳動心臟是一個令人非常激動的開始。

[責任編輯] 蒲暉