很久以来,器官的排异性和捐赠器官的缺乏一直困扰着器官移植病人。最近,美国威斯康星大学的研究人员宣布,用干细胞可生长出人体器官,这种干细胞是迄今发现的发育最不成熟的人类细胞。科学家们当其在胚胎中尚未明确发育方向时将其取出,在一定方向对其施以一定的刺激,它们便可发育成肝脏、心脏、大脑或各种骨骼。对于全世界的医生来说,这一发现无疑预示着一个医学新纪元即将来临。

虽然美国国会有人反对从丢弃的胚胎和人工流产的胎儿身上获取干细胞进行研究,甚至有70名立法人员在一封措辞坚定的信中要求联邦政府禁止一切此类研究,然而生长“你自己的”器官的时代已悄然而至,研究人员利用普通细胞巧妙地绕过了关于干细胞的争论。马萨诸塞州的一位机械师在一次事故中失去了部分拇指,现正利用自己的细胞长出了一只新拇指;科学家们正在一个先天只有一半胸壁的少年的胸腔内用自身细胞生长一副胸骨和软骨;另一些科学家们成功地将实验室中生长出的膀胱植入狗的体内;皮肤是最早获得美国食品和药物管理局批准的组织工程器官,现正在全美上下为数以百计的溃疡和皮肤癌患者解除病痛。

那么,科学家们是如何不用变性蛋白干细胞就做到这一切的呢?首先他们使用了一种聚合物,其中有许多比牙刷毛还细小的毛细孔,他们像搭脚手架那样将其编成框架,以便细胞可以在上面生长。然后只需利用细胞生物学的知识,细胞便会在框架解体的同时自我组成新的组织。弗兰科斯 • 奥格(Francois Auger)是魁北克城拉瓦尔大学的传染病专家和人造血管的制造者,按照他的话说,这些细胞并非只是躺在那儿,彼此傻乎乎的看着。只要正确地对待它们,它们也会给你做事。

肌肉和骨骼 马萨诸塞大学Worcester医学中心的组织工程中心主任、麻醉学家查尔斯 • 瓦坎蒂(Charles Vacanti)—直从事的就是正确对待细胞。当那位机械师切掉他的拇指尖时,瓦凯特从他的骨头上取了一些骨细胞,让它们在实验室里进行培养,然后将一块珊瑚做成失去的那部分拇指的形状,将培养出的骨细胞注射到珊瑚里。珊瑚具有大量可让骨细胞生长的互联通道,它们在骨形成的过程中自行解体。几个月后这块骨头被植入机械师的拇指上,拇指的大部分的功能得以恢复。查尔斯的兄弟约瑟夫(Joseph)是一位移植外科医生和组织工程先驱,他将研究从拇指扩展到手的其它部位,使老鼠背上生长出人类手指,显示不同类型的细胞可以一同生长。他与麻省医学中心的同事们将一块聚合物仿制成手指中段和前端,再给这块成形物种上取自牛身上的骨、软骨和腱细胞,然后像安装一架模型飞机一样将其装在老鼠的皮下。

静脉与动脉 血管是一种特殊的挑战。它须具有较高的强度,还要有足够的灵活性,以便能随着每一脉动收缩和舒张。约瑟夫在一条聚合物管外面培植出一根山羊肌肉细胞管,将紧密排列的衬底细胞铺在内部,然后将其缝在山羊的肺动脉循环回路中,血液对血管的冲击逐渐强化肌肉细胞,就像搬动重物刺激肱二头肌一样。为了制造更小的血管,奥格将一板肌肉细胞包在一只塑料管上,外面裹上一层更坚硬的细胞加固,然后去掉管子,在内部种上衬底细胞,它们很快便生长在一起了。这些血管在动物试验中效果相当好,在实验室中可承受普通血液20倍的压力。

肝脏和膀胱波士顿儿童医院的外科医生安东尼 • 阿塔拉(Anthony Atala)为狗制造了一只膀胱。他从外皮取出肌肉细胞,又从内部取出衬底细胞,让它们在实验室中生长,在给这些细胞喂以合适的促生长化学物质后它们便快速地生长起来,在6周里生长出的细胞足以覆盖一个足球场。阿塔拉将一些肌肉细胞覆盖在一个小的聚合物球的表面,把衬底细胞放在里面,当他把这只球接在一只狗的泌尿系统上时,这只人造膀胱便开始工作了。麻省理工学院的生物工程学家琳达(Linda)正在用肝脏做类似的试验。

心脏以及其它 这些技术的一个缺陷是耗时太长,虽然使用这些细胞规避了异体排斥的问题,但时间对于许多病人来说是非常宝贵的,对心脏病人来说尤其如此。多伦多大学的组织工程中心主任米歇尔 • 塞夫顿(Michael Sefton)建议,在匣子里造一只具有完整的心室、瓣和心肌的心脏,使用遗传工程产生的细胞来阻碍身体召集细胞用以攻击入侵者的信号。

替换心脏甚至心脏的一部分至少还要花10年的时间,联邦食品与药物管理局专门监管组织工程研究的基奇(Kiki)估计,任何需要许多种类细胞进行相互交谈的问题都是非常困难的,骨和软骨的研究成果已非常接近成熟,在两年之内即可用于人类试验。如果法律和生物学家的知识允许的话,使那些具有魔力的可长成你正好需要的任何器官的干细胞得以应用,那才是真正的最高境界。

 〔Time,1999年3月1日〕