个性化人造器官特“贴己”

bobo

日期: 2004-11-26 今日/总浏览: 1/1638
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4 U/ H: g$ d, V: F有些人与生俱来就有部分器官残缺，还有些人遇意外事故（如车祸、疾病等）而失去某个器官，这些人的一生都在痛苦中度过。然而科学技术的发展，给器官缺损的患者带来了福音，使他们有望安装真正属于自己的个性化人造器官。, [  e& z& {7 u7 Q+ M  b

; k) R* K* _- k) `# `! s为何制造个性化人造器官! V" z3 ]7 F: C- ?
据统计，仅在美国，每年就有数百万患者患有各种组织、器官的功能丧失或功能障碍症，因而需要进行800万次手术，年耗资400亿美元。我国器官移植的供需矛盾也极为突出，目前全国有约150万名尿毒症患者，而每年却只能做3000例左右肾脏移植手术；有400万白血病患者在等待骨髓移植，而全国骨髓库的资料仅3万份，大量的患者因等不到器官而死亡。
$ }, H! V( G6 a/ \目前，对于器官严重损伤的治疗方法之一是活体移植，就是把健康人的器官移植到患者身上。这又带来两个问题，一是排斥作用，造成患者成活率低，二是供应器官的人太少，许多等待供体的患者直到死也没有找到合适的供体，只好带着遗憾离开人间。另外还有一种方法是给器官严重损伤的病人，安装一些用物理或化学方法研制的人造器官，比如，用血液泵和电池制作的人造心脏，用特殊的呼吸导管制作的人造肺，用氟碳化合物制作的人造血液。然而，这些人造器官不仅受到人体的排斥，而且还会产生不良反应。
: w8 R! r# k) K! p& M+ s现在，生物医学专家希望利用细胞生物学、分子生物学以及材料科学等最新技术，用人工培养的方法培养出人体需要的正常组织。也许将来医院就能像工厂生产零部件一样，根据患者的器官缺失情况，有针对性地培养患者所需器官，这些利用生物学方法生产的人造器官将更适合人体；而且还可以结合先进的电脑技术，为每一个患者提供与其原器官相似的人造器官。简单地说，个性化人造器官就是利用患者自身的局部组织或细胞，结合一些高分子材料，在患者身体的相关部位培养出一个最“贴己”的器官。5 y, R9 k2 |+ Z/ r$ P8 n) ?$ s

" u) k: ]$ D9 j! w" P$ ~怎样制作个性化人造器官
9 q4 Q9 J! V6 U$ v8 s9 ~0 W近10年来，科学家们运用生物工程技术，利用人体残余器官的少量正常细胞进行体外繁殖，以获得患者所需、具有相同功能、不存在排斥反应的器官，取得了令人满意的成果。目前，在实验室培育的骨骼、软骨、血管、皮肤，以及胚胎期的胎儿神经组织，都处于人体试验阶段。肝脏、胰脏、心脏、乳房、手指和耳朵等器官正在实验室里生长成形。
" b& X) c  X% {8 @5 g7 d制造人造器官时，生物学家首先会制定构建某种组织或器官的设计图，并按照图纸要求制备一种特殊的骨架，这种骨架具有降解特性，降解后对人体无害，并能提供细胞生长场所。生物学家将患者残余器官的少量正常细胞作为“种子细胞”，“种”在人造骨架上，并提供合适的生长因子，让细胞分泌出建造组织或器官所需的细胞间质，最后制作骨架的生物材料在细胞培育过程中，逐渐降解消失。整个器官在完全无菌的生物反应器里培养，等到整个器官在体外“长”好之后，再移植到患者体内，由于是患者自身细胞“长”成的器官，因此不会产生排斥反应。3 N/ S2 v. q8 C5 [
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个性化人造器官研究进展
( Z% m7 H8 E. P3 O# j1997年，美国南加州一家名为ATS的公司，首次使包皮细胞长成了人造皮肤，移植在病人身上后，即使人造皮肤细胞已经死亡，其所含的生长因子，仍能促进伤口周围的组织再生。这是最先面市的个性化人造器官产品。目前，人造皮肤已经成为个性化人造器官中最成熟的一个品种。
& R* P6 R6 y' |& H美国马萨诸塞大学的查尔斯·瓦坎蒂教授，在生物反应器里为两位被切掉拇指的机械师培育了拇指的指骨。与此同时，一个由美国波士顿儿童医院的医生组成的医学小组，正计划把用胎儿细胞培育的膀胱植入人体。美国阿特丽克斯公司生产了一种掺有生长激素和药物的可吸收生物材料，它能促进牙龈组织再生。
/ n# P# z# q& U德国汉诺威医学高等专科学校的赫尔穆特·德雷克斯勒教授，从心肌梗塞患者的骨髓中提取干细胞，经过一系列特殊处理后，这些病人的自体干细胞通过特制导管被植入发生梗塞的心脏动脉中。试验结果显示，接受此项治疗的病人心脏能够自行康复，并可再生心脏肌肉组织。2 w& K  G1 w& |" t! b
我国的曹谊林教授曾在裸鼠身上成功地移植了人造耳，这是世界上第一个个性化人造耳。曹谊林教授先用一种高分子化学材料聚羟基乙酸，做成人造耳的模型支架，然后让细胞在这个支架上繁殖生长，支架最后会自动降解消失；在裸鼠背上割开一个口子，将已培养好的人造耳植入后缝合。现在这种器官再造技术已经开始进行临床实验。2001年，一个颅骨破损达6×6厘米的男孩在我国上海求医，曹谊林教授利用个性化人造颅骨技术为他成功地修补了颅骨。& j% o% I/ D. K0 Z+ n! C5 ]
日本政府还将推行一项用纳米技术开发人造器官的计划。该计划被称为“人体建筑”。以大阪大学产业科学研究所川合知二教授等人为中心组建研究小组，全面推行此项计划，估计５年内将投入295亿日元。目前，研究人员已经利用纳米技术研制出个性化的人造皮肤和血管。
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需要解决的难题% O8 r; I6 N! h# R3 H; {! a
现在人造器官的研究发展很快，美国生物学家、诺贝尔奖获得者吉尔伯特认为，在50年内，人类将能够培育出人体的所有器官。目前人造器官已形成数百亿美元的产业，并以每年25％的速度递增。个性化人造器官将是21世纪具有巨大潜力的高技术产业，必将产生巨大社会效益和经济效益。相信未来将有更多的人参与到个性化人造器官的研究和销售中去。9 U. ~- J+ v: `7 ?9 p: }1 m
要使个性化人造器官成为一项巨大而成熟的产业，目前还需要解决以下问题：首先，由于科学家对再生过程中的基础生物学理解不够充分，因此还不能生产特别理想的人造器官；其次，如何获得可靠的组织细胞来源，并使它们能够在体外大量快速繁殖增长；第三，目前还缺乏理想的仿生材料用以制造人造器官支架，这些材料要求可被人体吸收，降解后对人体无害，且对组织和器官不留任何后遗症。# [6 e$ W6 `- i7 V

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! Q9 i1 P; t: P" W$ z! f来源: 大众科技报3 L  ?/ R7 w9 P* e
发布者: 亦云