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等待心臟移植,不知道要多久?能訂做ㄧ個心臟嗎?

等待心臟移植,不知道要多久?能訂做ㄧ個心臟嗎? Credit: DFAT photo library@flickr CC BY 2.0

心臟移植的選擇

這一篇我們繼續就「心臟移植」這個主題做延伸討論。這個世界上,每天都有人因為等不到可移植的心臟而死亡。不僅是心臟,其他的器官也有短缺的問題,於是,醫療研究人員建立了各種方法來處理,像是多年前就出現的人工心臟,一種完完全全的機械式心臟,能移植到體內,也可以是體外攜帶式產品;也有科學家想在數量有限的捐贈心臟中增加可用心臟的數目。然而,以上兩種方式都各有其缺點。例如,手術移植免不了器官排斥問題,以及相關併發症,甚至在移植後,這顆心臟的使用壽命也需要考量。這和ㄧ般家裡的電器產品故障,少了ㄧ個零件,想要修理,怎麼樣還是原裝的最好,是同樣的道裡。而為什麼工業化產品,就能「複製」ㄧ個,生物體的器官就不行呢?能不能就直接「訂做」一個非金屬、活生生的專屬心臟呢?

打掉部份,再重練

將幹細胞發展成可跳動的心臟細胞,已經有不少成功案例。甚至這樣的技術,已經能製作出人體部份的氣管、膀胱等生物組織。然而,要製作出一個完整的心臟,仍是相當大的挑戰。怎麼把細胞培養皿中的跳動細胞,堆疊生長,成形為ㄧ個複雜的心臟? 這需要一個具心臟結構特徵的「骨架(scaffold)」,讓細胞依照這個骨架來生長。但心臟骨架相當複雜,如果要應用逆向工程的思維,從無到有,整個「人造」出來,不是件簡單事。那麼,若是打掉部份再重練,或許是個可行的辦法。這裡所謂的「打掉」,意思是對ex-vivo的心臟做「去細胞化」(decellularize),意即取得捐贈的心臟後,將上面的細胞組織、DNA、脂肪、纖維素蛋白、糖…等物質,利用化學洗劑去除,最後得到一個以「膠質(collagen)」為主的骨架,同時也剃除掉可能在人體內產生排斥的抗原。接下來,取得器官需求者的細胞,植入這個骨架生長。

3D生物列印器官,可能嗎?

除了將心臟「去細胞化」,再培養細胞生長,這種部份打掉重練的想法;另一種方式,就是3D生物列印,列印細胞在一個先建立好的骨架上,如此層層疊出一個有功能的心臟。但這可能嗎? 3D生物列印需要的骨架,能以人類會吸收的材料製成,然後取受贈者該器官的細胞,層層疊印上去。而原先骨架的材料則慢慢因為吸收而消失。

CRISPR能改造動物器官給人體使用?

再者,就是利用近年來基因編輯技術的ㄧ大突破,「常間回文重複序列叢集」(clustered regularly interspaced short palindromic repeats, CRISPR)。利用這種技術,來改造動物的器官供人體使用。位於美國麻州的新創公司eGenesis,就是計劃以CRISPR技術,把造成人體排斥和疾病的基因,從豬的器官內剃除。如此,這樣的器官就有機會供作人體使用。姑且不論醫學倫理上,可能的爭議。移植動物器官到人體,可能面臨兩大技術困難;第一,豬的器官基因可能編碼有病毒,如果直接移植,到人體可能變成疾病;第二,就是免疫系統的挑戰,移植外來器官,受贈者的免疫系統,會視其為外來物,產生排斥。

以上三種方法,目前為止,都還不完全成熟。有的仍在實驗室研發階段,有的已經有些許在臨床實驗的案例。無論如何,都提供我們對這個議題不同的思維。你有什麼其它的想法,能製作人體可用的器官呢?

影片來源:nature video
圖片來源:DFAT photo library@flickr  CC BY 2.0


作者簡介

BioMeder

生醫人網摘的編輯。熱愛創新和用腦袋的事物,堅持文章一定要有邏輯性,藉由追蹤報導生醫領域的創新和應用來傳播知識。