人体替代品——并不遥远的梦

（文 / 邓瑾）

不久前，您可能在电视上见到过这样一只老鼠：它4英寸长，背部中央却多长了一只3英寸长的耳朵——那不是老鼠耳朵，而是一只活生生的人耳。这只人耳是由麻省理工学院和麻萨诸塞大学的细胞组织工程师们把人体软骨细胞移到实验室里培养出来的。手术移植后，他们想看看人耳能否在老鼠身上活下去。结果它活得很好，老鼠迄今为止还没遇上什么大麻烦。

这3只耳的老鼠很好地表明了下个世纪，医学将给人类带来什么。人体组织培养工程现在日新月异，今天这一领域的先驱们发现，几乎任何生物物质都可以通过培育而得到，生物工程培育出的皮肤、骨骼和软骨正走进诊所。尽管人体器官还不能在短期内从实验室里培育出来，但人们也正在探索之中。一些理想主义者正试图研制一种既包括活的人体组织又包括电子器械的人脑和人眼装置。虽然要等到当地的细胞组织实验室就能为你培养出一只有用的手或心脏的那一天还需几十年，可这个设想正变得越来越合理。人体组织培养的奠基人、波士顿儿童医院外科医生瓦甘蒂(Joseph Vacanti)博士说：“我想，在下个世纪我们可以为人体每个器官制造活的替代物。”

第一批进入大众市场的试管组织将是那些“构造上的”组织：像皮肤、骨骼和软骨。几家生物技术大公司已经在争先恐后地申请生产皮肤替代品的许可证。这些皮肤替代品可能会给烧伤和其他重伤的治疗带来一场革命。在美国，仅仅烧伤一项每年就吞噬了15万条生命，这其中有1.3万人需做植皮手术。在做植皮手术时，专家先把死细胞组织去掉，再用死人皮肤把暴露的内脏覆盖起来，以免感染和水分流失。当伤口开始愈合时，专家就把死人皮肤撤掉，换上从病人身体其他部位切下的皮肤。然而不幸的是，死人皮肤数量极少，病人们很可能在等待中死去。而且因为人体皮肤的特异性，植皮往往很快就被人体免疫系统所排斥。

实验室里培育出来的新型皮肤替代品解决了所有问题。通过婴儿割下的包皮上取得的细胞，生物工程师们就可以用它们批量培养出明信片大小，人体能统一接受的人造组织。在美国加州一个叫ATS的公司里，技术人员在能被分解无害物的格子架里培育细胞，生产出能正常工作的真皮，即人体皮肤中间较厚的一层。在麻萨诸塞州，另一家Organogenesis公司现已培育出一种更完整的皮肤替代品，它既有真皮又有表皮。这两家公司都已请求FDA同意用他们的产品来治疗被认为无药可治的深层皮肤溃疡，这种深层皮肤溃疡每年导致7.5万名糖尿病患者的切除手术。ATS公司还将出售一种为严重烧伤病人暂时使用的皮肤覆盖物。也许不久的将来，死人皮肤的使用就要被淘汰。而如果Organogenesis公司的产品能用来治疗烧伤，那就能免除病人做植皮手术的痛苦。

与此同时，另外一些科研人员则在研制一种功能齐全的骨骼替代品。直到最近，人们还只能借用身体其他部位的骨骼来移植——这是一件令人痛苦、代价昂贵而且危险的事。现在有几家公司在出售由珊瑚礁和其他非人体物质制成的骨骼替代品。

用磷酸钙，得克萨斯大学的化学家理查得·拉高制成了与人骨质地类似的替代物。这种替代物移植进人体时，能不断和周围的组织发生化学反应。但迄今为止，只有6只狗被移植了拉高的这种替代品，这些替代品运作良好，被移植到狗前腿的在3年内就已转变成新的骨骼。

与皮肤和骨骼不同，软骨不能自然地自我修复。但是有几家实验室现已能够用少量细胞样品培养出新的软骨。美国和瑞士的外科医生正在利用这项技术治疗膝伤。研究人员发现，一旦能培养软骨和其他一些基本组织，就能用它们制造任何东西。在MIT和波士顿儿童医院里一些参与为老鼠移植第三只耳的科学家正在试验一系列更实用的发明，其中的基本技术是把人体需替换部位的细胞洒在一个可分解为无害物的架子上。把这个架子浸泡在适当的营养素和生长素中。几个星期后，细胞就覆盖了整个架子。这样就制造出了随时可移植的细胞组织。

研究人员已经运用这项技术复制了心脏瓣膜和尿道。有研究表明，由血管细胞培育出来的心脏瓣膜在羊身上运作正常。如果这种心脏瓣膜也能适宜于人体，每年6万名从猪身上移植心脏瓣膜或装上机械装置的美国人不久就能长出他们自己的心脏瓣膜。波士顿一家公司已经实施了在人身上移植人工尿道括约肌的实验。该公司准备在两年内上市出售这种培养品，他们还希望运用上述架子培养法制造乳房细胞组织，这显然是硅胶隆乳的一大进步。ATS公司已经购买了人工培育的脸部组织的销售权。

这样，那些把人体连在一起的组织在几十年内就能完全被人工物质所替代。当然，要替换人体内部的器官是艰巨得多的工程。但是乐观人士预测，运行良好的肾或肝总有一天能在实验室里制造出来。一系列人体器官组织已经在培养皿里培养着。科学家们发现甚至一些关键性的细胞有时也能挽救一条生命。多恩·史密斯，一位39岁的糖尿病患者已有3年多没有注射胰岛素了，而且他可以随心所欲地吃冰淇淋。史密斯的体内移植进了两万多个胰岛细胞，他由此可以得到足够的胰岛素。史密斯说：“只要我不吸毒，不喝酒，我的身体就很好。”

史密斯有一种特殊的优势，他服用的保护他的移植肾的药可使肾的免疫系统不去攻击那些胰岛细胞。然而目前有几家实验室正在研究一种能使细胞输入适合每个人的方案。这个方案就是将猪体内的胰岛圈入一滴半渗透的液体内，然后把这滴液体注入内脏，胰岛细胞被一层密密麻麻的人造网状物包围着，吸收养分，输出胰岛素，而同时又把能杀死它们的抗体和免疫细胞拒之于“墙”外。研究人员已经开始筹划着在人体做这种实验。

肝脏细胞不像胰岛细胞那样可单独工作，科学家们正致力于培养整个肝脏器官。他们把希望寄托在一种能复制出人体物质的叫做三维印刷机的机器上。这种机器就像一个喷墨式打印机，上面有一个能按照指示在表面上喷物的头，能形成三维结构。这机器的发明者们原来是想设计一个用金属和陶瓷制造飞机引擎的装置，后来有人想到把这种装置缩小，以为人体部位制造更好的模子。这种想法获得成功，科研人员便可在复杂的肝脏模型上培养肝脏细胞组织。

但实验室里培养出脑和神经系统的替代品还遥遥无期，目前科学家们正学着培养神经细胞。还有一些梦想者在设计人体部位的机械替代品。LVES，一种人造视力系统就是早期的一个突破口，这种视力提高系统标价5千美元，两年前就已上市。它不能恢复盲人的视力，但是能为弱视的人照亮周围的世界。

LVES被设计成一副眼镜，内有两个广角照相机和一个可变焦距镜头，可把看到的景象反馈到一个装电池的腰包，LVES 把视象扩大后，投射到眼睛上的屏幕上。这效果就好像从4英尺远的地方看一台5英尺的电视。未来的模型将具有更先进的功能，如暂停画面，即刻重播画面和配有连接录像机和计算机的插口。当然，LVES 还是要求配带者有一定的视力。

科学家们正在寻求至少两种可能。一是开发一种微型计算机集成电路片，把它安装在眼睛背后，接收视觉信息，再通过视神经把神经脉冲传给大脑。另一种可能是把相机接收到的信号直接复印到大脑视觉层。这两个系统都要再等几十年才能完成。

但是无论我们怎样精通于替换我们自身的零件，我们都不可能近期内在细胞组织实验室里培养出整个人体。21世纪的婴儿照样得在子宫内呆上一定的时间。医学技术还不能使怀孕后24周内出生的小孩活下来，因为他们的肺还不能呼吸。但是研究人员最近发现，用某种特定液体给早产儿通风换气，就能把氧气输入细胞组织而不损坏肺部。由于有了这种液体透气法，18周的胎儿则有可能在一个充满液体的人造子宫内完成他们的怀孕期。没有人会想着去做这样一个子宫，因为目前还没有多大必要，但是这并不意味着将来也不会。

人体零件商店

生物工程师们发现，几乎任何人体组织都能从培养皿中得到，而那些不能培养出来的也许某一天能被制造出来：

耳朵：搭起一个可被分解为无害物的架子，在上面洒放一些软骨细胞。这样，研究人员就能培养出随时都能使用的人体器官的替代物。鼻子和眼窝也可用此法得到

心脏薄膜：有研究表明由血管细胞培养而成的心脏瓣膜在羊体内运行正常。人工培育的心脏瓣膜每年可帮助6万人

肝脏：肝脏细胞在体外不能生存，但是科学家们试图在培养液中培养能正常工作的肝脏组织。乐观人士认为，几十年后就能培养出完整的肝脏

子宫：由于有了液体透气法，18周大的胎儿可能在药液瓶里生存下去

骨：现在有几家公司出售由非人体物质做成的骨头替代品。某研究机构正在研制一种能被人体逐渐同化的人造骨头

膀胱：通过在合适的模子里培养软骨，生物工程师们能复制出尿道括约肌，以保证尿道正常运行，这可能会使许多小孩受益

大脑：恢复大脑各部位受损的组织的竞赛正如火如荼，注入体内的细胞或生长素能帮助抵抗许多疾病

眼：没人期望在培养液里培养眼睛但有几个科研组正在开发一种能安置在脑里或脑外的人工视力系统

乳房：细胞组织工程师们正在研究用女人自己的细胞培养新的乳房组织。这将淘汰掉硅胶隆乳

胰腺：许多糖尿病人缺少能产生胰岛素的胰岛细胞，然而注

入取自猪体内的胰岛可以使患者几年不用注射胰岛素

软骨：这发光的白色关节不会自我修复，但外科医生已使用人工培育的软骨治疗严重的膝伤

皮肤：几家生物技术公司已成功地在培养皿中培养了人体的皮肤组织。一个被割下的包皮能培育出治疗上千名烧伤患者的皮肤 生物技术肝脏