面對巨大的捐贈器官缺口，科學家們都希望能夠通過各種技術，構建更加複雜的人體器官——比如由幹細胞培育的人造腎臟、由心臟泵和幹細胞相結合的人造心臟以及通過對器官成像、選取合適的細胞材料來打印成型的3D生物打印。或許，未來的器官移植可能不再以器官捐獻爲必要條件，再生醫學的未來就是人造合成器官。
【科技頭條】
人造軟骨再出新技術韌性堪比“防彈背心”
在我們每個人的身體裏都有軟骨，這一種無血管組織、略帶彈性的堅韌組織，在機體內起支持和保護作用。或許你對軟骨瞭解得不多，在神奇的軟骨組織中，水的成分高達80%，這種無與倫比的組織強度，卻能幫助我們的身體應對很強大的壓力。
今年年初，一份刊登於《新型材料》科學雜誌的研究指出，有研究者利用與加強型防彈背心相同類型的纖維，模仿天然軟骨的硬度、韌性和含水量，研製出新型人造軟骨。就在去年，密歇根大學和江南大學的研究人員曾開發出與人體軟骨具有相似機理的合成軟骨：在壓力下釋放水分，在壓力減輕或消失後可以像海綿一樣吸收水分恢復形態。雖然人造軟骨並非首創，但較早期材料相比，新型材料能夠將充足水分進行交換，人造軟骨的“力量”更加強大，該合成組織可以替代人體自然磨損或癒合不良的軟骨，不但能緩解關節疼痛，還能使很多人不必接受關節置換手術。
軟骨在臨牀上有着非常大的需求，在美國大概有85萬人需要接受手術切除或者更換膝關節的軟骨。研究者們希望，在未來，人造合成器官能夠更簡單、費用更低、更可靠地滿足患者需求，這種材料的潛在應用並不侷限於軟骨。他們期待混合材料在不同比例下所構建的類似網絡，可能會同樣適用於其他軟組織。
幹細胞培育的“迷你”心臟
像正常心臟那樣“搏動”
在世界上的各個角落，每一天都有等待器官捐獻的病人，這些年來面對巨大的捐贈器官缺口，科學家們都希望能夠通過各種技術，構建更加複雜的人體器官。自從多能幹細胞具有向特定器官分化的能力被發現以來，人造器官已經成爲了幹細胞應用的主要方向。幹細胞屬於具有自我複製能力的多潛能細胞，在一定條件下，可以分化成多種功能細胞。日本岡山大學和杏林大學的研究人員，曾從成年實驗鼠腎臟內採集了成體幹細胞來培育人造腎臟；澳大利亞與荷蘭研究人員也從誘導多能性幹細胞中，培育出“類似腎臟的組織”。
除了在腎病治療上的前景值得期待，幹細胞對於其他人體器官的“重塑”也大有作爲。早在2008年一例支氣管移植手術中，醫生利用患者的幹細胞培養出的氣管組織修復捐獻的氣管，這也被稱爲是首次幹細胞“器官移植”。此外，還有對於我們最爲重要的器官之一，心臟。心臟的成熟心肌細胞是不可再生的，幹細胞的研究更爲重要。美國加州大學伯克利分校的研究人員曾與美國格拉德斯通心血管病研究所的科學家們合作，利用幹細胞建造“迷你”心臟。他們使用生物化學和生物物理學方法，在試管中培育出的人體微心室，雖然身形“迷你”，但這顆“小心臟”能像完整大小的心臟那樣“搏動”。
而今，距離首次成功完成心臟移植手術已有超過50年時間，隨着技術的成熟，科學家已經可以誘導胚胎幹細胞變成心臟細胞。暨南大學附屬第一醫心臟血管外科主任張曉慎告訴記者，幹細胞治療及心臟組織工程是對終末期心力衰竭很有應用前景的治療方法，除了遠期可用於心臟的人工“培養”外，還可期望幹細胞治療使心臟功能得到修復，使部分患者避免心臟移植。
【專家聲音】
人工心臟成爲近年來研究熱點
英國牛津大學約翰·拉德克利夫醫院斯蒂芬·維斯特比在接受媒體採訪時說，心臟泵和幹細胞結合在一起，可能是一個很好的替代方案，可以幫助更多的人。但有“形”不等於有“功能”，目前人造器官的應用研究本質上主要還是對已有器官的修復和改良，還無法將完整器官進行替換。
“在‘造血幹細胞對心力衰竭的治療’實驗中，幹細胞治療對全因死亡率、射血分數及生活質量等方面與陰性對照組並無統計學差異，說明幹細胞治療並未提升心力衰竭的預後。因此，幹細胞治療在目前的臨牀試驗中結果並不一致，是否真的起到治療作用，需進一步的深入研究。”張曉慎表示，“心臟組織工程”是熱點之一，人類胚胎幹細胞和人類誘導的多能幹細胞，可以定向分化成特定器官的細胞，分化後的細胞有一定的可用性和可擴展性，因此被應用於心臟組織工程當中。據瞭解，目前已有研究人員通過心外膜途徑，將工程化的人類心肌細胞移植到裸鼠體內，移植物出現血管的重建，但看不到移植的組織和正常心肌發生機電耦合。張曉慎表示，目前心臟組織工程技術並未應用到臨牀，但其有一定的臨牀應用前景。”
此外，“人工心臟”也是近幾十年來的研究熱點。“目前，人工心臟主要應用於以下情況：第一，是對於等待心臟移植手術病人，因爲不可逆心功能衰竭而危及生命時，人工心臟可以成爲橋接治療方案；第二，是對於嚴重心力衰竭患者，也可用作一種血泵的臨時替代心臟的治療方案。由於目前的人工心臟需要抗凝，以及可能出現的中風、感染等併發症，長期使用的成熟人工心臟產品還沒有出現。”張曉慎說。
【未來展望】
“器官再生”之夢依然充滿挑
無論是科學家、醫生還是患者，都期待“不存在排異反應，不需要輔助藥物治療，也不存在倫理爭端的人造器官時代”的到來。然而人造器官植入人體後，又是否能與人體自有的內分泌系統、神經系統等相適應和協調，以保持長久的存活且行使正常的功能？
“人造器官即使有完整的細胞的構成，有完整的器官形態，但值得注意的是，它們的培育是在體外環境，與體內複雜的內環境無法相提並論，那麼移植後，這些器官是否能有正常的功能，值得深究。”張曉慎告訴記者，衆所周知，人體大至疾病，小至心情，都會引起內環境的一系列改變，這些變化是體外完全無法模擬和複製的，那麼人造器官移植入人體後，面對這些改變，能像正常自身器官那樣作出迅速、精準而微妙的響應嗎？就目前而言，不得而知。
美國生物學家、諾貝爾獎獲得者吉爾伯特則認爲，在50年內，人類將能培育出人體的所有器官。然而，從一滴血，到一段血管、一塊軟骨、一片皮膚，再到最終的肝臟、腎臟乃至心臟都是非常複雜的系統，人類的人造器官“夢”依然充滿挑戰。張曉慎表示，即使人造器官達到何等的“渾然天成”，“倫理”仍將是個永遠存在、甚至永遠爭議的問題。“古人有云，兵馬未動，糧草先行。因此我認爲，在將人造器官移植真正用於人體疾病治療之前，也就是在技術正飛速發展的當下，技術應用的社會規則的研究、思量、制定與決策更亟不可待。畢竟，有規矩，纔可成方圓。”他說。
