“科学怪人”如何用猪心制造一颗人类心脏？

1818年，玛丽·雪莱创作了小说《弗兰肯斯坦——现代普罗米修斯的故事》，讲述了“科学怪人”弗兰肯斯坦，用尸体的各个器官，拼接出一个活死人的故事。

这部小说被公认为最恐怖的科幻小说。尽管经过了200百年的时间，故事中许多情节依然令人匪夷所思，成为后世众多恐怖片的灵感源泉。

而如今，一位金发美女经常被人们称作“弗兰肯斯坦博士”。但她本人并不把这当作一种侮辱，反而认为这是对她极具挑战性工作的一种褒奖。

这位“弗兰肯斯坦博士”，名叫桃瑞丝·泰勒，是美国休斯顿的德克萨斯心脏研究中心的一名科学家。她最擅长的事，就是培养人的器官，尤其是心脏...

一个美女为什么喜欢与瘆人的器官打交道呢？小漫忍不住要先为大家介绍一下她多灾多难的家庭...

泰勒出生在美国旧金山，从小跟随身为军人的父亲在德国长大。在她六岁的时候，父亲不幸诊断出癌症。为了使父亲得到更好的治疗，他们全家搬回到美国的德克萨斯州，以便于让父亲授受治疗。

但由于当时的医疗技术对癌症无能为力，父亲很快就离开了她。父亲的离世，让她异常的痛苦，并开始思考如何治疗癌症。

一句谚语说过：“灾难重来不是独生子，它们会接踵而至。”没多久，她的哥哥又患上了精神分裂症，让这个不幸的家庭再次陷入困境。

接二连三的打击，让泰勒感受到疾病带给人类的痛苦与折磨。更让她痛苦的，是自己面对家人患病时的无能为力。于是，她在青少年时期，就下定决心，要成为一句医疗领域的科学家，战胜疾病，把幸福与安详重新还给患者和他们的家人。于是，她的一生都在朝着这个方向努力...

现在，桃瑞丝·泰勒已经成为一名再生医学和组织工程学方面的专家，她一直致力于利用干细胞来再生组织器官的研究，也就是“为病人制造一个真正的器官”。通过这种方式制造的器官，可以避免接收者的排异反应，大大减小器官移植本身存在的风险，同时也缓解了活体器官不足的问题。

而她，最具影响力的工作，是制造出了能够跳动的心脏。

全球每年有近2千万人死于心脏病。在美国，心脏已经成为了除肾脏和肝脏之外需求最多的器官。

然而由于人类文化中有对心脏的崇拜，心脏器官的捐献来源并不多。更糟糕的是捐赠者的心脏往往会因病理原理或者复苏过程中的刺激而损坏。所以，通过生物工程学的方法再生和修复心脏器官，是解决这一问题的重要手段。

人的心脏一天必须时刻不停地跳十几万次之多。如果停止跳动10秒，人会晕厥；30秒以上，则呼吸停止；超过5分钟，可以造成死亡。心脏是人类最重要，也是最忙碌的器官。

虽然“再生组织器官”这一技术在多年以前就已经被发明出来，并已经培养出了人造肝、人造肺，但人工培养心脏，却还一直是个空白。因为，心脏太闹腾，培养心脏难度非常大。

心脏不是你想换，想换就能换...

虽然很难，但泰勒提出了一个简单易行的策略，将这个看似不可能完成的任务，带入了现实。

制造心脏的三个步骤：

1、首先把从死亡的人或动物体内的心脏取出，想办法将其中除了蛋白骨架外所有其他细胞物质移除，形成一个蛋白质心脏支架。

2、从器官接收者体内提取出干细胞。

3、最后，往心脏支架与干细胞中，加入促进器官成熟的细胞生长因子，和其他营养物质一起培养，长出一个完整的人类心脏。并使用电击等物理刺激手段使心脏复苏。

就这样，一个新鲜的心脏就做好了！

不过，策略归策略，然而在实际操作过程中，这绝对是一项充满挑战的工作。要想培养一颗好心脏，必须完成好下面的工作：

1、洗出心脏支架

首先在制作心脏骨架的过程中，清洗剂将会除去心脏内的脂类（主要存在于细胞膜）、DNA、可溶性的蛋白和糖类等，只保留下接近白色的网状胶质蛋白、粘层蛋白和其他结构蛋白。

而这过程的关键在于要把握好清洗的程度。若清洗不足，残留的细胞会使器官接收者产生排异反应。如果清洗过度，则有可能损失关键的心脏结构组件，导致后续的再生过程难以完成。合适的清洗剂浓度和清洗时间，是经过成百上千次的实验摸索出来的。

令人惊讶的是如果处理得当，我们甚至可以使用猪的心脏蛋白质支架，生长出人类的心脏。用猪心替代，从而可以批量化生产心脏支架，解决供应不足的困难。

2 、控制干细胞

这种策略十分依赖于干细胞技术。干细胞（stem cell）是一类具有自我复制能力和高度分化能力的细胞。在一定条件下，它可以分化成为多种不同功能的细胞。可以说哺乳类动物的各种组织器官都是由干细胞分化而来的。

如果心肌细胞具有像干细胞一样的复制能力的话，受损的心脏将自我修复，然而成熟的细胞一般是不具有这种分化和复制能力的。必须摸索出激发干细胞分化为心肌的条件。

因此，再生心脏的过程中干细胞的类型、发育阶段、使用数量，以及控制等，都需要大量的实验探索。

为了实现心脏的培养，泰勒和她的同事们制作了一种生物反应容器。它能模拟动物胸腔内的环境，保持恒定的温度，并为心脏提供氧气、营养液、以及生长因子等物质。整个心脏的再生过程都是在这个透明的容器中完成的。

3、最后的挑战

最后的挑战往往是最难的：如何将一个新生的心脏放入体内，并保证它能长时间的正常运转呢？

心脏就像水泵，虽然泵可以工作了，但输送血液的管线呢？完整的血液系统是很难精确再生的，千万条毛细血管如果与这台泵不匹配，会导致凝血或者渗漏等问题，严重的会导致器官的坏死。

同时，人类心脏每天要运送7000升的血液！心脏内拥有多种不同功能的心肌细胞，如何使他们协同工作也是问题。由于这项技术的挑战太大，很多医疗专家并不看好这项技术。

然而，立志要“战胜疾病”的泰勒，并未轻言放弃，她和合作者已经报道完成了老鼠心脏的再生。她们还在继续尝试更大型哺乳动物乃至人类心脏的再生。

虽然再生心脏的泵血量还没能达到正常心脏的标准，但泰勒和她的同事们相信他们正向着正确的方向前进。虽然现在还很难完成整个人类心脏的再生，但通过这项技术，修复一部分受损的心脏，却是十分有可能实现的！

如今，泰勒仍乐于人们称她为“弗兰肯斯坦博士”，更乐于静静地观察培养器中不断长大的心脏。虽然悬浮在罐子中的心脏散发出一种《弗兰肯斯坦》小说的恐怖气息，泰勒却认为自己的工作中满满的全是爱。

当一名少年恳请她帮助拯救患心脏病的母亲时，她回想起了自己的父亲与哥哥，她感到自己已经长大，不再是那个面对疾病束手无策的小女孩了。如今，她终于有能力为病人与家属们做些事情，为他们守护幸福... 这时，她觉得为此付出的一切艰辛和努力都很值得！

最后，小漫回想起日本青春电影《属于你的我的初恋》中的桥段：男主八岁时与自己的初恋相遇，同时也得知自己患有先天心脏病，心脏只能承受他的身体到二十岁左右，这使得他们的爱情美好而绝望...

希望通过科学家的不懈努力，能使这样凄美的故事不在现实中重演。

文章来源：微信公众号“漫科普”(ID：mankepu)

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发表于 2016-05-27 00:00
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