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生物技术出彩: 器官银行有戏
http://www.100md.com 2000年4月24日 华声网
     华声报讯:对于那些需要用人体器官移植手术来挽救自己生命的患者而言,用不了多久,他们将有可能利用自身细胞为自己培养备用人体组织。

    人体是一个既精密又容易出错的复杂体,关键器官时有磨损或损坏。现在,世界上有成千上万患者心急如焚地排队等候器官移植,即使那些有幸得到自愿捐赠器官的幸运儿,也必须被迫每天吞下许多药物,与异体排斥反应展开生死之战。

    科技日报报道,生物工程学家最近依据科学试验结果提出了一个大胆预见---用不了多久,患者将靠自己解决问题,方法是利用自己的细胞组织培养"制作"自己所需的人体器官。这既可有望彻底解决异体器官移植的排斥反应,又可缓解人体器官严重不足的现状。美国麻省理工学院的罗伯特·兰格和其他生物工程学家预言,届时,所有的人体替代器官都将在实验室培养。

    人体器官培养类似于搭房建屋。生物学家先搞出某种器官的设计图,然后照此蓝图搭建骨架,将人体细胞"种"在骨架上,让其分泌出构成健全器官的肌肉纤维,长出"墙壁"、"地板"和"天花板",最后,配备上血液循环系统,整个器官便大功告成。迄今,科学家已搞出了皮肤、软骨、角膜、少量神经、指头、乳房和膀胱等。他们的最终目标是利用患者本人的细胞为原材料,为病人量身定做所需的任何器官。
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    麻省理工学院的琳达·格里芬则把器官蓝图绘制变成了一门高精尖技艺。

    以人体肝脏为例,它至少由6种细胞组成,其组织结构细密,肌肉纹理复杂,具有储存维生素、过滤血液中的毒素等多种功能。格里芬已经利用计算机合成技术,在电脑上设计出了人体肝脏的三维立体蓝图雏形。

    用计算机设计某种器官的立体蓝图只是养育人体器官的第一步。接下来是搭建三维立体骨架,这是兰格的专长。他和哈佛医学院的移植外科医生约瑟夫·瓦坎蒂用多孔高分子聚合物做成器官构架,那些筛子似的微孔为人体细胞提供了住宿,且具有化学亲和性,使人体细胞乐于入住。一旦细胞按部就班、其乐融融地搬进"新家"后,就会不断生长,按科学家设计的形状长成所需的人体器官模样。聚合物骨架则在生长过程中逐渐溶解,但器官的结构依然原封不动地保持原状。由于整个器官最终几乎全部由自身人体细胞构成,因而能有效抵御人体免疫系统的异体排斥反应。

    兰格以前的学生,现在美国杜克大学工作的劳拉·尼克拉森已经把人体器官细胞生长技术应用在猪身上,最终目标是培育出人体动脉。目前的常规心脏手术,通常取用病人腿部的血管在已经堵塞的心血管旁边搭一个导通管旁路,但在术后5年之内,有1/3的病人因脉管再次堵塞而死亡。尼克拉森先做一个聚合物管状骨架,然后将取自猪颈动脉的肌肉细胞组织覆盖在骨架内部,这些细胞保持着动脉管壁的弹性和强度。8周后,组织培养液中就长成了蜡笔似的动脉管,并保持平和搏动。
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    美国密执安大学的肾病学家戴维·休姆斯承担的是一个更精细复杂的挑战---开发生物工程人造肾脏。他已经利用动物肾脏细胞组织培育成功了功能与肾脏类似的体外血液透析装置,并在狗身上进行了试验。他希望能够获得美国食品和药物管理局的认可,于今年初冬在人体上进行临床试验,挽救肾衰竭病人,并利用生物技术培养出人造肾脏。

    让移植后的人造器官保持营养供给是又一项挑战。卡罗来纳医学中心的生物工程学家C·哈伯斯塔特设计和培育成功了人体乳房组织,这种技术有朝一日能取代现有的人造假乳房移植术。这种基因工程乳房的培养细胞取自病人的多余脂肪,其构架材料由海绵状的藻酸钠组成,可长成很有弹性质感的人造乳房。他已经在老鼠身上进行了试验,很有希望在人体上获得成功。

    其它基因工程人体器官也在加紧"制造"过程中。如哈佛实验室的安东尼·阿特拉已经用生物工程技术"造"出了膀胱,并在狗身上进行了试验,他还开发出了肾脏和器官的替代品。麻省理工学院的兰格则正在他擅长的骨架结构领域,开发制作一种可导电的聚合物,以便放置在某段断开的两个神经末梢中间,在神经细胞组织生长期间接通神经产生的电脉冲。

    加拿大拉瓦尔大学的两位科学家已经利用基因工程技术,用取自人眼角膜的细胞培育出了人造角膜,且使这些角膜细胞在生长过程中可自行分泌产生胶原质,如同正常的人眼角膜所具备的功能一样,可有效避免角膜移植过程中常常发生的感染,因而最接近实用阶段。

    这些生物工程学家仍在努力耕耘,力争早日将此项技术实用化。那么,这种生物基因工程人体银行还需多长时间才能开张?据科学家估计,还需10年到20年。

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