人體器官如同一臺機(jī)器中的零部件一樣,使用的時間長了難免要損壞。機(jī)器零件壞了換一個新的就是了。人的器官壞了,怎么辦?在現(xiàn)代,器官移植已成為一種普遍的選擇。然而,異體器官移植有兩大弱點:一是過敏反應(yīng),肝臟、心臟、腎臟,甚至皮膚移植后,均有劇烈的排異反應(yīng);二是移植器官的來源,比如,要求換心臟的心臟病人那么多,到哪里去找同樣多意外死亡而事前又表示愿意捐出心臟來的人呢?據(jù)悉,在美國,每年可用于心臟移植手術(shù)的心臟才2000多個,而需要作手術(shù)的有5萬多人。這意味著每年有近5萬人因為沒有可供移植的心臟而死去。面對在排著隊等待換心臟的長長隊伍,美國政府不得不成立一個專門委員會,來決定該誰先換心臟,誰后換心臟。
于是,科學(xué)家們設(shè)想,用人類自己的細(xì)胞,克隆出各種器官,以滿足器官移植的需要。到那時,如果哪個人的某個器官壞了,只需去取一個新器官用來移植便是。由于此移植用的是人體自身細(xì)胞克隆出來的器官,因此不會產(chǎn)生排異反應(yīng),同時器官來源問題也解決了。
今年5月24日,美國華盛頓大學(xué)宣布,他們將動用50名科學(xué)家、14個實驗室,耗資1000萬美元,歷時10年,完成在實驗室培植人類心臟的計劃。培植人類心臟的材料取自病人的細(xì)胞。這個被稱為“小阿波羅計劃”的計劃完成后,全世界每年有成百萬心臟病患者會獲得新生,人類的平均壽命將能得到大幅度地延長。
用人的細(xì)胞來克隆器官,為實現(xiàn)此構(gòu)想,科學(xué)家已奮斗了很多年。美籍華人學(xué)者牛滿江教授,很早以前就做過克隆心臟和腎臟的實驗。他曾經(jīng)將牛心臟細(xì)胞中的核酸,注射到雞胚胎中去,結(jié)果是十分奇妙的。注射到雞胚胎中的細(xì)胞,居然發(fā)育成一團(tuán)能搏動的宛如心臟的組織。他還用牛腎臟的細(xì)胞作了類似的實驗,結(jié)果雞胚胎中的細(xì)胞發(fā)育成一團(tuán)宛如腎小管的組織。后來,科學(xué)家們設(shè)法使一只老鼠長出了人的耳朵,照片公布出來,這只長著人耳的小怪物把全世界嚇了一大跳。雖然申斥此舉不人道之聲不絕于耳,卻樂壞了一個先天性缺一只耳朵的小女孩的母親。她愿意將小白鼠身上的人耳移植到她女兒的頭上去,使女兒變成正常人。
牛滿江和其他科學(xué)家的實驗表明,用人的細(xì)胞克隆器官,是完全能夠辦到的。這是因為從理論上講,人體任何一個細(xì)胞的DNA上,都包含著發(fā)育成任何一個器官的完整信息。只要有辦法啟動這些信息,并保證細(xì)胞繁殖所需要的營養(yǎng),便有辦法用一個細(xì)胞在體外培育出一個器官。
目前,全世界很多實驗室在開展克隆人體器官的研究,正在實驗室中培植的人體器官,有心臟、肝臟、胰腺、乳房、皮膚、骨骼等。其中,由實驗室培育的克隆胸骨、克隆血管、克隆皮膚和克隆神經(jīng)組織正在進(jìn)入人體實驗階段。
1998年,世界第一例克隆胸骨實驗移植到人體取得成功。接受手術(shù)的是美國的一位16歲的少年。他的名字叫肖恩,是一位出色的棒球手和山地車愛好者。他天生沒有左胸骨。本來,醫(yī)生們是準(zhǔn)備在他發(fā)育完全后才給他動手術(shù)的。但由于他酷愛運動,沒有左胸骨使他的每一次運動都成為一次冒險,稍有不慎就可能使缺乏保護(hù)的胸腔器官受傷,帶來生命危險。于是,從事人體器官研究的波士頓兒童醫(yī)院的科學(xué)家們,在肖恩12歲的時候,從他身上取下一塊軟骨,在體外利用克隆技術(shù)進(jìn)行培養(yǎng)。幾周以后,克隆胸骨培養(yǎng)成功。在得到美國食品和藥物管理局的特許以后,醫(yī)生們將這副克隆胸骨移植到肖恩身上。由于這副克隆胸骨是用肖恩自己身體上的細(xì)胞克隆的,避免了器官移植中常危及人生命的可怕的排異反應(yīng),克隆胸骨在肖恩體內(nèi)生長良好。一年后,肖恩的胸部已與正常人一模一樣,而且,克隆胸骨很協(xié)調(diào)地隨著肖恩身體的生長而生長。
隨后,美國、瑞士等國家相繼攻克了克隆皮膚這一難題,將此技術(shù)應(yīng)用到臨床上后也取得了成功。不久前,有一個美國婦女在一次煤氣爐意外爆炸中受傷。醫(yī)生從她身上取下一小塊未損壞的皮膚,送到一家生化科技公司。一個月后,該公司利用先進(jìn)的克隆技術(shù),讓這一小塊皮膚長成了一大塊皮膚,移植到病人身上后使患者迅速痊愈。這種手術(shù)避免了異體植皮的排異反應(yīng),這種反應(yīng)往往使一些病人喪生?寺∑鞴俚膬(yōu)越性由此可見一般。
用人類自身的細(xì)胞培育備用器官,這是一項難度很大的高新技術(shù)?茖W(xué)家們?yōu)榇嗽O(shè)計了好多種技術(shù)體系。一種是直接取出病人自身的身體細(xì)胞,利用克隆技術(shù)在實驗室里用培養(yǎng)皿培養(yǎng),此為“試管器官”。比較成功的技術(shù)體系是器官的“骨架”培育技術(shù)。生物工程師先作出培育某種器官的設(shè)計藍(lán)圖,然后,根據(jù)設(shè)計藍(lán)圖,用多孔高分子聚合物搭建三維立體器官的“骨架”,把人體細(xì)胞種在“骨架”上,讓這些細(xì)胞在一定的外界條件幫助下繁殖成健全器官的肌肉組織,再配備上血液循環(huán)系統(tǒng)。聚合物“骨架”
在生長過程中逐漸溶解。于是,一個完全同病人遺傳特性一致的人類器官便培育成功了。
美國卡羅萊納醫(yī)學(xué)中心的生物工程師哈伯斯塔特設(shè)計和培育了人體乳房組織,企圖取代現(xiàn)有的人造假乳房移植術(shù)。他從病人乳房上取出脂肪細(xì)胞,種在由海綿狀的藻酸鈉構(gòu)建的“骨架”上,長成了很有彈性質(zhì)感的人造乳房。此成果對那些因患乳癌而割掉乳房的婦女來說,無疑是一個福音。
美國杜克大學(xué)的尼克拉森正在培育人體動脈。目前,冠心病人在心肌梗塞后,常規(guī)手術(shù)是在已經(jīng)堵塞的心血管旁用體內(nèi)其他血管進(jìn)行“搭橋”手術(shù),但在手術(shù)5年之內(nèi),會有三分之一的病人會因脈管再次堵塞而死亡。尼克拉森決定用病人的細(xì)胞培養(yǎng)出合格的人造動脈,這樣就可以避免“搭橋”手術(shù)后的死亡事件。他首先進(jìn)行了動物實驗。他設(shè)計了人造動脈的“骨架”,將豬頸動脈的肌肉組織覆蓋在骨架內(nèi)部,8周后,組織培養(yǎng)液中就長出了蠟筆狀的動脈管,動脈管壁的彈性和強(qiáng)度達(dá)到了理想的要求,并能保持平和的搏動。
美國麻省理工學(xué)院的格理芬在電腦上設(shè)計了人體肝臟的三維立體“骨架”藍(lán)圖雛形。他與哈佛大學(xué)醫(yī)學(xué)院的瓦坎蒂醫(yī)生合作,正在深入開展此實驗。美國密執(zhí)安大學(xué)的休姆斯正在開發(fā)生物工程人造腎臟。哈佛大學(xué)的阿特拉已開發(fā)出了人造膀胱,目前,正在狗身上做應(yīng)用實驗。加拿大拉瓦爾大學(xué)的兩位科學(xué)家用取自人眼角膜的細(xì)胞培育出了人造角膜。
科學(xué)家們推測,在未來10年至20年內(nèi),克隆人體器官將成為一個產(chǎn)業(yè)。到那時,人的器官壞了,無論是心、肝、肺、乳房、皮膚,還是呼吸系統(tǒng)、泌尿生殖系統(tǒng)的任何器官,有了嚴(yán)重的毛病,換一個新的器官就行。這在人類的文明史上,會成為一個里程碑式的進(jìn)步。
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