迪亞利卡·諾伊菲爾德+崔恒
奧地利醫(yī)生哈拉爾德·奧托在其位于波士頓的實驗室里培育出了心臟等人體器官,移植器官不足的問題似乎有望解決了。
小女孩的心臟如同深海水母一樣在液體中輕輕顫動。它大約橘子大小,存放在一只玻璃容器里,擺在波士頓實驗室的柜子上。玻璃容器周圍雜亂地堆著無菌手套和裝滿軟管及軟管的紙箱。在來到這里之前,這顆心臟在一個小小的胸膛里跳動了10個月,然后停止了跳動。
容器被用塑料蓋子擰好,上面用黑色馬克筆寫著“奧托”。當(dāng)這個名字出現(xiàn)在一些沒有生命跡象的人體器官上,比如嬰兒的心臟、年輕女人的肺和男人的腎臟,就意味著它們還可能發(fā)生奇跡。
這個努力創(chuàng)造奇跡的人名叫哈拉爾德·奧托。他領(lǐng)導(dǎo)著一個實驗室。實驗室成員們?nèi)σ愿暗脑妇埃坪跽?00年前的小說《科學(xué)怪人》里所描述的那樣,令人有些毛骨悚然:他們試圖超越自然法則,人工培育生命。用原本會腐爛的身體部位,制造出能夠重復(fù)利用的器官。
奧托復(fù)活心、肺,培育腎臟。他相信,有一天這些器官都可以被移植進(jìn)人體。
39歲的奧地利人哈拉爾德·奧托是兩個孩子的父親。他還自稱“一位有耐心的太太”的丈夫。奧托喜歡吹制玻璃,喜歡在車庫里做手工,還喜歡蘭花。他說:“我就是喜歡東西在自己手中發(fā)生變化?!?/p>
這周一,奧托早早就去上班了。實驗室在城市的最西邊,一棟實驗中心大樓的4層。他穿著一件深藍(lán)色的外套,戴著一條綠藍(lán)條紋的領(lǐng)帶,看起來更像是一名藥代,而不是在實驗室主攻器官移植的研究員?!霸缟虾?,麗薩!”他跟秘書打招呼,“10點30分有會,對吧?”他提前到達(dá)辦公室,參加幾個電話會議,然后去醫(yī)院為一名癌癥患者進(jìn)行活檢。
哈拉爾德·奧托是麻省總醫(yī)院的胸外科醫(yī)生。為病人提供咨詢,為肺病患者做手術(shù),這些都是他工作的一部分,另一部分則是科研。
在美國,有12萬重病患者在等待器官移植;在德國,等待人數(shù)超過1萬。在奧托的診室里,總有病人因為等不到合適的器官而死亡,或者是移植后因排斥反應(yīng)而喪命。奧托收到來自世界各地病人的信和郵件,比如突尼斯、中國、英國和印度。
“您好,先生!我來自孟買,39歲,身患慢性腎功能衰竭。我希望參加人工腎臟移植手術(shù)的首次試驗。謝謝!”
“人工培育的肺何時能夠進(jìn)行移植呢?謝謝!我是一名在肺移植等待名單上的病人。我知道,可能要等很久?!?/p>
“您可以盡快聯(lián)系我嗎?這真的很可能救我的命?!?/p>
奧托說:“什么時候能夠用病人自己的細(xì)胞培育出肺或心臟,問題就解決了?!?/p>
全世界的科學(xué)家都在致力于在實驗室培育人體器官。他們自稱“人體器官培育員”,使用3D打印技術(shù)打印皮膚,打印材料是細(xì)胞;他們將肌肉纖維放置在培養(yǎng)皿中,培育出血管、鼻子、耳朵和氣管。如今,研究人員已經(jīng)成功做出了結(jié)構(gòu)和功能相對簡單的身體部位。這是一項革命性的醫(yī)學(xué)成果??茖W(xué)給人們帶來了希望,而最令人切實可感的應(yīng)該是奧托博士波士頓實驗室里的長期試驗。
奧托負(fù)責(zé)培育一個高度復(fù)雜的器官——人類的心臟,是人體血液循環(huán)的泵和發(fā)動機(jī)。人們相信,心可以感知、愛和信任,還有人認(rèn)為心是靈魂的居所。
心臟位于胸骨之后,兩肺之間,是一個中空的器官,跟人的拳頭差不多大。它和房子一樣,有四個腔室,左右心室、左右心房,由間隔隔開。心臟由肌肉組成,因此它能夠收縮舒張。
它的作用就相當(dāng)于一臺壓力泵,每天在心肌、腔室、瓣膜的共同作用下促使血液流動。一分鐘之內(nèi),心臟將血液輸送至全身,5升血液,60-80次跳動,帶著氧氣和能量流經(jīng)所有器官、肌肉、細(xì)胞。它是大自然的藝術(shù),是進(jìn)化的杰作。同時,它也是人類的脆弱點。世界上最常見的致命原因是冠心病和心梗。
剛剛過了中午,奧托穿著天藍(lán)色的外科醫(yī)生工作服,兩腿交叉,坐在辦公室里。他剛在醫(yī)院里給一位癌癥病人做了腫瘤穿刺,現(xiàn)在他來回地推著桌子上裝著一顆蒼白豬心的玻璃容器,談著將來的可能性:再也沒有人需要忍受漫長的等待。病人可以預(yù)訂器官,就像在超市里預(yù)訂一塊去骨肉一樣。捐獻(xiàn)的心臟或豬的心臟被分尺寸大小存放在一個超大冷柜里。人體器官培育員從中取出需要的心臟,然后使用病人自己的細(xì)胞,為其定制一顆適合的心臟。這顆心將承載病人自己的基因信息。奧托說:“一舉兩得,可以解決排斥反應(yīng)和器官短缺兩個問題?!?/p>
奧托的這句話似乎說得很隨意,他的工作就是像做手工一樣培育身體部位。如果未來人們看待身體就像看待可以替換的句子成分,可以輕易替換脆弱的心臟、壞了的腎臟、有問題的肺,我們會有多長壽?另外,如果除了皮膚、耳朵、鼻子,還可以制造出復(fù)雜的器官,那么距離實驗室生物的出現(xiàn)又會有多遠(yuǎn)?
不過,奧托并不是這樣的革命者,他更像一個正在尋找完美培育方法的修理工。
走進(jìn)奧托的實驗室,最先引人注意的是氣味,一種消毒劑和烘烤過的貝果面包圈的混合氣味;然后是聲音,泵的嗡嗡聲、冰箱和恒溫箱的聲音;接著是一只手臂,它微微彎曲在溶液里,半握拳,仿佛在從彼岸招手。實驗室里擺著8張有編號的長工作臺。在狹長的走道里,16個人只能擠擠挨挨地走。他們是自信的年輕科學(xué)家。任曦(音譯)來自北京,大家叫他查理??桌抡f,查理“最近剛培育出了相當(dāng)好的肺”??桌聛碜詧D賓根,他把這個肺移植進(jìn)了一只豬體內(nèi)。兩周前,他還把一顆培育心臟移植進(jìn)老鼠的體內(nèi)。他說:“這只老鼠情況極好。”
還有來自馬里蘭的馬提亞,來自加拿大的琳達(dá),來自新罕布什爾的杰奎琳。馬提亞在努力復(fù)活那只手臂。來自馬來西亞的譚俊杰(音譯)放棄了自己的實驗室,來了這里。
在H2號工作臺上的玻璃容器里,有一塊烏灰色的類似海綿樣的鼓鼓的東西,那是人的半邊肺葉。斜對著的是老鼠的心臟、大腿和肺,像包裹面包的透明油紙一樣掛在那里。在生物反應(yīng)器里,一顆新鮮豬心晃動著,它被連接在一個泵上,剛被放過血;而存放在螺口蓋玻璃容器里的嬰兒心臟,已經(jīng)做好了重生的準(zhǔn)備。endprint
哈拉爾德·奧托首次使心臟跳動是在他27歲的時候。那時他還是明尼蘇達(dá)大學(xué)著名的人體器官培育者多麗絲·泰勒的博士后。奧托研究豬的心肌細(xì)胞修復(fù),例如如何通過注射新鮮細(xì)胞修復(fù)心梗后的心臟。“后來我明白了,這種方法行不通?!毙墓V?,只是注射細(xì)胞根本不能解決問題。他想:“我們是否應(yīng)該另尋途徑,培育新的心肌?!?/p>
很多研究者耗費時間在如何仿造人體器官的結(jié)構(gòu)上。與他們不同,奧托走了一條回收利用的路。心臟的主要支架、瓣膜和隔膜被保留,蛋白纖維和糖類則都被清除。血液循環(huán)系統(tǒng)的血管完美得就像出自神之手。
奧托喜歡把這一過程比作修復(fù)桁架建筑:去除灰漿、隔音隔熱材料、石頭,只留下房屋的框架結(jié)構(gòu)。以此方式建造出一些嶄新的東西。最后,房子是新的,但是內(nèi)核還是原來的。
奧托說:“我用小鼠心臟成功實現(xiàn)了血液循環(huán)?!睘榱藦氐浊逑葱呐K,他費力研究了很多化學(xué)試劑,測試酶、酸、堿。在毀了幾十顆心臟后,他終于找到了辦法——十二烷基硫酸鈉。這是一種表面活性劑,是洗潔精和沐浴乳的主要成分。
奧托說:“在作為溶劑注入心臟后,十二烷基硫酸鈉突然變得透明。這讓所有同事都驚訝不已?!边@顆心臟被除去了原本屬于小鼠的細(xì)胞、大部分的基因以及全部填充物。剩下的是透明、無細(xì)胞的蛋白質(zhì)支架。當(dāng)時,奧托很清楚:“這足以改變一切?!?/p>
奧托用此方法清洗了更多心臟,這一過程在醫(yī)學(xué)中被稱為“去細(xì)胞”。奧托的革新之處在于:他沒有試圖將心臟放在溶劑中使其喪失細(xì)胞,而是通過血管系統(tǒng)進(jìn)行清洗。很快,他就著手在蛋白質(zhì)支架上種植新的心肌細(xì)胞。
奧托說:“那時很多人認(rèn)為我的做法相當(dāng)愚蠢。”他把沙發(fā)推到存放心臟的自制反應(yīng)器前。反應(yīng)器為人工營養(yǎng)液提供氧氣,在心臟中循環(huán)。為了制造有用的組織,心肌細(xì)胞需要機(jī)械刺激,因此奧托在反應(yīng)器里設(shè)置了“壓力激發(fā)器”。這顆心臟何時能自己跳動起來呢?還是說它需要外力幫助?
奧托、一位同事以及一名在星巴克偶遇的馬來西亞學(xué)生輪流在沙發(fā)上過夜,看守反應(yīng)器。奧托說:“可是我們從來沒能記錄到它砰砰跳的情形?!焙脦装倩兀璩?點去到實驗室,但每次都只是誤判。直到這一夜,奧托睡著時,電話響了。
“哈拉爾德,跳了!”同事托馬斯說。
“沒有,不過又是桌子晃了?!眾W托說。
“不,真的跳了!”同事說。
奧托翻身起床,奔向?qū)嶒炇?。真的成功了!那顆心臟跳動了!“砰,它在跳著,砰砰?!眮碜砸蛩共剪斂说牟┦亢髪W托培育出了實驗室人體器官。他在那個時期培育出來的幾顆心臟跳動了40天。
4個月前,器官銀行打來電話:一顆小心臟剛剛停止跳動。孩子很小,原本是正當(dāng)學(xué)爬的年齡,也許剛會扶椅子站起來,或是把碎屑塞進(jìn)剛會說話的嘴里。
孩子父母希望能幫助到別的孩子,于是捐出了這顆心臟。不過因為某種原因,它并不適合用來移植,所以被轉(zhuǎn)為科研之用,送到了麻省總醫(yī)院雅克·古耶特的手中,放進(jìn)溶液里,然后被放入冰箱,上面用紅色馬克筆寫著:“非食品”。
古耶特主持實驗室的心臟項目。35歲的他是一位年輕的組織工程師。他每天跑步6英里,皮膚因此變成了棕色。有時候,他看著玻璃瓶中的器官,常能識別出捐助者的生活方式。很多心臟來自年輕吸毒者,很多來自肥胖者。胖人的心臟常常像一團(tuán)黃油,古耶特說:“有一次,我們得到一顆年輕女人的心臟,她的身高體重指數(shù)達(dá)32。脂肪太多了,根本看不見紅色組織。”
小女孩的心臟則不一樣。它很純凈。雅克·古耶特把玻璃罐子拿在手里,轉(zhuǎn)了一下,似乎想把瓶子轉(zhuǎn)起來,并說:“這真的很特別。我們的冰箱里有過很多心臟,但是幾乎從來沒有過嬰兒的心臟?!?/p>
古耶特第一次拿到這顆心臟的時候,它還是紅色的。他立刻開始行動起來,去除血液、細(xì)胞還有大部分DNA。古耶特把心臟和一根管子連接起來,放在一個玻璃的生物反應(yīng)器中,開始使用清洗劑徹底清洗血管。奇跡出現(xiàn)了:心臟先是變成粉色,然后淺粉,兩個星期之后,就變成了不真實的白色。
4個星期之后,去細(xì)胞的嬰兒心臟被放進(jìn)了冰箱,等到足夠的新心肌細(xì)胞培育出來,它就會復(fù)活。來自馬來西亞的譚俊杰負(fù)責(zé)培育細(xì)胞,大家叫他JJ。31歲的他性格開朗,戴著眼鏡,穿著白色罩衫。為了用心肌填充左心室的一部分,需要3億個細(xì)胞。JJ的每個培養(yǎng)皿中都有1000萬個所謂的誘導(dǎo)干細(xì)胞,如果進(jìn)展得好,它們可以轉(zhuǎn)變?yōu)?00萬個心肌細(xì)胞。
約十年前,制造心肌細(xì)胞還具有道德爭議。因為要制造心肌細(xì)胞,科研人員需要用到胚胎干細(xì)胞,而這只能從5天大的胚胎上得到。
一名日本科學(xué)家研究出了一種方法,使事情變得容易起來:可以在實驗室里通過成人的皮膚細(xì)胞得到干細(xì)胞——誘導(dǎo)干細(xì)胞。這樣,道德問題解決了,排斥反應(yīng)也沒有了。添加不同的生長物質(zhì)后,這些干細(xì)胞可以分化成很多不同種類的細(xì)胞,還可以進(jìn)行編程。JJ向培養(yǎng)皿里加入不同的營養(yǎng),它們就可以變成血管細(xì)胞或心肌細(xì)胞。
JJ說起細(xì)胞的樣子更像是父親談到孩子。他說:“它們喜歡粘在一起,它們需要能一起聊天的朋友。”他為它們添加粉色人工營養(yǎng)液,它們會在37度的環(huán)境中生長一個月時間?!叭绻夷奶煨那椴缓?,”古耶特說,“就會來看看這些細(xì)胞。每次我都會覺得:哇哦,這太贊了。然后就會感覺開心許多?!?/p>
“這里!”JJ指著自己的成果:一堆心肌細(xì)胞,在培養(yǎng)皿里收縮,“砰砰”跳動,這是生命。細(xì)胞是一切的起源,是最小的生命單位。細(xì)胞核里藏著遺傳信息,線粒體轉(zhuǎn)化為能量,細(xì)胞膜調(diào)節(jié)物質(zhì)交換。這是細(xì)胞的天性:成長,分裂營養(yǎng)物質(zhì),加工。它們適應(yīng)環(huán)境,對外在刺激作出反應(yīng),一切都區(qū)別于無生命的物質(zhì)。一切我們視為生命的,都是細(xì)胞的杰作。兆億個細(xì)胞是生命的樂高積木,不存在無細(xì)胞的生命。
雅克·古耶特從紙包里拿出無菌手套,慢慢戴在手上,擰開玻璃罐子的蓋子,小心翼翼地拿出小女孩的心臟,就像把一只受傷的小鳥捧在手中。endprint
與此同時,奧托博士走了進(jìn)來。他問,孩子的心臟怎么樣了。啊哈,很漂亮。他查看查理的肺部試驗,評價孔拉德的老鼠,說著以“這兒沒人……”和“什么,要是我們那時…”開頭的句子。這位設(shè)計師仿佛在巡視人體器官工廠。
奧托的同事對豬實施了培育肺葉移植,對老鼠進(jìn)行了心臟移植。他們已研究了80多顆人心,實現(xiàn)了心肌組織的收縮。心肌組織有能力傳導(dǎo)電子信號,在左心室可以測量到壓力,顯示出物質(zhì)交換活動。它活著。14天后,這些心臟大多數(shù)被切開分析。研究人員還有很多沒有弄明白的地方。
盡管如此,依然不斷有病人請求參加奧托的器官移植試驗?!坝邢M?,當(dāng)然也很危險。”他說,“我很清楚,距離臨床應(yīng)用還比較遙遠(yuǎn)。”但是人們相信有一天他能夠成功移植實驗室培育出來的心臟、肺葉、腎臟,這已經(jīng)給病人們帶來了莫大的安慰。“醫(yī)生口中最糟糕的話語就是:沒有辦法?!比藗兿胱プ∽钚〉南M?,“這也是我們特有的生存策略?!眾W托這么說。
雅克·古耶特將心肌細(xì)胞注射進(jìn)嬰兒心臟的左心室。它們應(yīng)當(dāng)在這里扎根,生長,成為一塊可以收縮的肌肉。
哈拉爾德·奧托坐在辦公室里,談著剛才施行手術(shù)的病人。“病人曾經(jīng)心力衰竭,還有肺癌,只有一點點心功能,不能做肺癌手術(shù)?!眾W托說。病人很可能活不了了。他還能在哪份移植名單上有機(jī)會?
評論家們說,奧托培育人體器官,隨之產(chǎn)生的長壽首先可能引發(fā)社會問題。誰能承擔(dān)替換身體部位的費用,誰又不能?一顆定制心臟要多少錢,一條生命又要多少錢?要是只有成功的企業(yè)家能負(fù)擔(dān),而護(hù)士卻不能,會怎樣?奧托說,他也在不斷問自己:一切只是為了一小部分想要永生的富人嗎?
奧托說:“但是如果因為人們認(rèn)為可能會太貴,就不去研究,無疑是錯誤的?!彼嘈排嘤呐K有很高的性價比?!耙粋€心功能不全的病人并不會立刻因心臟病而死。”奧托說,“病人每月來醫(yī)院,并且要長年不間斷治療。”也許定制心臟對于病人來說更加合算。
雅克·古耶特復(fù)活了小女孩的心臟。兩周半之后,這顆心臟的第二次生命也到了盡頭。注入的細(xì)胞長成了一塊還不成熟的心肌,心臟組織沒有像計劃的那樣收縮,生物反應(yīng)器的表面飄浮著一些雜質(zhì)。心臟受到了感染,可能是真菌或細(xì)菌。
對古耶特和同事來說,這令人大為失望,但至少可以說是漫長征途中的一個小進(jìn)展。他們將把心臟切成極細(xì)的薄片,放在玻璃片上,在顯微鏡下分析。他們將會得出結(jié)論,再獲取一顆新的心臟。如果順利,心臟就會砰砰砰地跳動起來。
[譯自德國《明鏡周刊》]endprint