人造器官，未來可期

文/呂雪

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：通過輸入個體計算機(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Bristol機(jī)器人實驗室的科學(xué)家們曾宣布，他們成功地使用3D打印機(jī)制造了第一臺可驅(qū)動人工肌肉的機(jī)器“心臟”。這臺機(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物組織制成，由兩個小型電動馬達(dá)驅(qū)動。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)動控制器來操作人造心臟。

頭顱：美國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)腦部不正常的活動訊息，從而控制身體運動紊亂癥狀。

五官：美國康奈爾大學(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個月后，模子內(nèi)出現(xiàn)一個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。實驗證明，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，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，由實驗室把這些細(xì)胞注入類似器官的“支架”中。現(xiàn)在，一些簡單的人體器官已經(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，只有一個擁有正常功能的心室，從而導(dǎo)致機(jī)體隨時面臨缺氧風(fēng)險。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。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。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、瑞典和意大利等國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的路要走，效率低是最大的瓶頸。

輪廓與外形的實現(xiàn)相對簡單得多，而要這個打印出來的器官完全具有人體正常器官的功能還是一個遙遠(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多么浩大的工程。

組織器官不是簡單的“產(chǎn)品”，它需要復(fù)雜的調(diào)控。比如人工造一個腎臟或者心臟，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。