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未来新兴产业:克隆人体器官
2001年11月9日 07:12

解放日报11月9日报道:人体器官如同一台机器中的零部件一样,使用的时间长了难免要损坏。机器零件坏了换一个新的就是了。人的器官坏了,怎么办?在现代,器官移植已成为一种普遍的选择。然而,异体器官移植有两大弱点:一是过敏反应,肝脏、心脏、肾脏,甚至皮肤移植后,均有剧烈的排异反应;二是移植器官的来源,比如,要求换心脏的心脏病人那么多,到哪里去找同样多意外死亡而事前又表示愿意捐出心脏来的人呢?据悉,在美国,每年可用于心脏移植手术的心脏才2000多个,而需要作手术的有5万多人。这意味着每年有近5万人因为没有可供移植的心脏而死去。面对在排着队等待换心脏的长长队伍,美国政府不得不成立一个专门委员会,来决定该谁先换心脏,谁后换心脏。

于是,科学家们设想,用人类自己的细胞,克隆出各种器官,以满足器官移植的需要。到那时,如果哪个人的某个器官坏了,只需去取一个新器官用来移植便是。由于此移植用的是人体自身细胞克隆出来的器官,因此不会产生排异反应,同时器官来源问题也解决了。

今年5月24日,美国华盛顿大学宣布,他们将动用50名科学家、14个实验室,耗资1000万美元,历时10年,完成在实验室培植人类心脏的计划。培植人类心脏的材料取自病人的细胞。这个被称为“小阿波罗计划”的计划完成后,全世界每年有成百万心脏病患者会获得新生,人类的平均寿命将能得到大幅度地延长。

用人的细胞来克隆器官,为实现此构想,科学家已奋斗了很多年。美籍华人学者牛满江教授,很早以前就做过克隆心脏和肾脏的实验。他曾经将牛心脏细胞中的核酸,注射到鸡胚胎中去,结果是十分奇妙的。注射到鸡胚胎中的细胞,居然发育成一团能搏动的宛如心脏的组织。他还用牛肾脏的细胞作了类似的实验,结果鸡胚胎中的细胞发育成一团宛如肾小管的组织。后来,科学家们设法使一只老鼠长出了人的耳朵,照片公布出来,这只长着人耳的小怪物把全世界吓了一大跳。虽然申斥此举不人道之声不绝于耳,却乐坏了一个先天性缺一只耳朵的小女孩的母亲。她愿意将小白鼠身上的人耳移植到她女儿的头上去,使女儿变成正常人。

牛满江和其他科学家的实验表明,用人的细胞克隆器官,是完全能够办到的。这是因为从理论上讲,人体任何一个细胞的DNA上,都包含着发育成任何一个器官的完整信息。只要有办法启动这些信息,并保证细胞繁殖所需要的营养,便有办法用一个细胞在体外培育出一个器官。

目前,全世界很多实验室在开展克隆人体器官的研究,正在实验室中培植的人体器官,有心脏、肝脏、胰腺、乳房、皮肤、骨骼等。其中,由实验室培育的克隆胸骨、克隆血管、克隆皮肤和克隆神经组织正在进入人体实验阶段。

1998年,世界第一例克隆胸骨实验移植到人体取得成功。接受手术的是美国的一位16岁的少年。他的名字叫肖恩,是一位出色的棒球手和山地车爱好者。他天生没有左胸骨。本来,医生们是准备在他发育完全后才给他动手术的。但由于他酷爱运动,没有左胸骨使他的每一次运动都成为一次冒险,稍有不慎就可能使缺乏保护的胸腔器官受伤,带来生命危险。于是,从事人体器官研究的波士顿儿童医院的科学家们,在肖恩12岁的时候,从他身上取下一块软骨,在体外利用克隆技术进行培养。几周以后,克隆胸骨培养成功。在得到美国食品和药物管理局的特许以后,医生们将这副克隆胸骨移植到肖恩身上。由于这副克隆胸骨是用肖恩自己身体上的细胞克隆的,避免了器官移植中常危及人生命的可怕的排异反应,克隆胸骨在肖恩体内生长良好。一年后,肖恩的胸部已与正常人一模一样,而且,克隆胸骨很协调地随着肖恩身体的生长而生长。

随后,美国、瑞士等国家相继攻克了克隆皮肤这一难题,将此技术应用到临床上后也取得了成功。不久前,有一个美国妇女在一次煤气炉意外爆炸中受伤。医生从她身上取下一小块未损坏的皮肤,送到一家生化科技公司。一个月后,该公司利用先进的克隆技术,让这一小块皮肤长成了一大块皮肤,移植到病人身上后使患者迅速痊愈。这种手术避免了异体植皮的排异反应,这种反应往往使一些病人丧生。克隆器官的优越性由此可见一斑。

用人类自身的细胞培育备用器官,这是一项难度很大的高新技术。科学家们为此设计了好多种技术体系。一种是直接取出病人自身的身体细胞,利用克隆技术在实验室里用培养皿培养,此为“试管器官”。比较成功的技术体系是器官的“骨架”培育技术。生物工程师先作出培育某种器官的设计蓝图,然后,根据设计蓝图,用多孔高分子聚合物搭建三维立体器官的“骨架”,把人体细胞种在“骨架”上,让这些细胞在一定的外界条件帮助下繁殖成健全器官的肌肉组织,再配备上血液循环系统。聚合物“骨架”

在生长过程中逐渐溶解。于是,一个完全同病人遗传特性一致的人类器官便培育成功了。

美国卡罗莱纳医学中心的生物工程师哈伯斯塔特设计和培育了人体乳房组织,企图取代现有的人造假乳房移植术。他从病人乳房上取出脂肪细胞,种在由海绵状的藻酸钠构建的“骨架”上,长成了很有弹性质感的人造乳房。此成果对那些因患乳癌而割掉乳房的妇女来说,无疑是一个福音。

美国杜克大学的尼克拉森正在培育人体动脉。目前,冠心病人在心肌梗塞后,常规手术是在已经堵塞的心血管旁用体内其他血管进行“搭桥”手术,但在手术5年之内,会有三分之一的病人会因脉管再次堵塞而死亡。尼克拉森决定用病人的细胞培养出合格的人造动脉,这样就可以避免“搭桥”手术后的死亡事件。他首先进行了动物实验。他设计了人造动脉的“骨架”,将猪颈动脉的肌肉组织覆盖在骨架内部,8周后,组织培养液中就长出了蜡笔状的动脉管,动脉管壁的弹性和强度达到了理想的要求,并能保持平和的搏动。

美国麻省理工学院的格理芬在电脑上设计了人体肝脏的三维立体“骨架”蓝图雏形。他与哈佛大学医学院的瓦坎蒂医生合作,正在深入开展此实验。美国密执安大学的休姆斯正在开发生物工程人造肾脏。哈佛大学的阿特拉已开发出了人造膀胱,目前,正在狗身上做应用实验。加拿大拉瓦尔大学的两位科学家用取自人眼角膜的细胞培育出了人造角膜。

科学家们推测,在未来10年至20年内,克隆人体器官将成为一个产业。到那时,人的器官坏了,无论是心、肝、肺、乳房、皮肤,还是呼吸系统、泌尿生殖系统的任何器官,有了严重的毛病,换一个新的器官就行。这在人类的文明史上,会成为一个里程碑式的进步。

 选稿:吴麒敏 来源:解放日报 作者:刘林森 
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