據英國《新科學家雜誌》報道，日前，美國明尼蘇達州立大學干細胞科學家桃瑞絲-泰勒(Doris Taylor)在實驗室中為新培育的微型心臟連接人造血液供給時說：「這非常令人驚異，它看上去非常完美！」據悉，桃瑞絲最新培育的人造心臟能夠像正常老鼠體內的心臟一樣跳動，但這種心臟看上去更加與眾不同：它覆蓋著一層老鼠心臟去細胞組織的「腳手架」，而且新培育的老鼠心臟組織是基於另一隻老鼠的干細胞培育而成。

 

培育老鼠心臟

 

科學家最新培育的去細胞化豬心臟

    目前，桃瑞絲計畫在更大體形的動物身體上培育出新的器官，而且所培育的去細胞化心臟、肝臟和其他器官並不是來自捐獻的人類屍體，而是比如豬等大型動物，這些器官覆蓋在人類干細胞培育環境中，發育的新器官可被人類身體所接受，從而有效解決人體移植器官嚴重短缺的現狀。

    只要人體接受這些「異種器官移植」不引起悲慘性的免疫系統反應，這將形成事實上源源不斷的人體移植器官來源，每一個這樣的移植器官都是自然發育的複雜器官組織。桃瑞絲說：「我們正在準備培育心臟、腎、肝、肺、胰腺、膽囊和肌肉組織。」據悉，其他的科研小組也正在使用類似的方法培育新的肝臟器官和肌肉組織。

    人體移植器官非常短缺，其中一種解決方案就是工程師在實驗室裡使用人造腳手架培育移植器官，雖然實驗室裡能夠培育出膀胱和皮膚，但是形成更加錯綜複雜的器官和血管網絡則非常棘手。

    從豬身體上進行異種器官移植是另一個新途徑，雖然該方法存在著一些問題。研究人員必須預防接受者的免疫系統不被移植器官所破壞，同時必須避免豬身體上的病毒傳播到人體內。桃瑞絲的培育器官方法卻可以避免以上問題，首先，她認為不必要建造一個複雜的器官培育腳手架，她說：「應當讓自然發育完成這項複雜的工作。」其次用來自患者體內的干細胞覆蓋在「裸體腳手架」上，所培育的器官便能較大可能地被患者免疫系統所接收。

 

老鼠心臟去細胞化過程(圖片頂部)老鼠心臟培育過程

    桃瑞絲的方法非常簡單：從人體捐獻者或其他動物身體上提取器官，然後用溫性洗滌劑去除器官上的肌肉、細胞和DNA，只保留一種叫做「免疫惰性」蛋白質的內部「腳手架」蛋白質，從相關患者體內提取干細胞附加在這個「裸體腳手架」上，來自患者體內的干細胞在培育過程中，會對移植器官起到主體免疫功能，並避免主體遭受由於移植器官導致的新感染。

    據悉，基於桃瑞絲的方法已成功培育出一些簡單的器官，2008年，患者克勞迪婭-卡斯蒂諾(Claudia Castillo)接受了一個來自死亡捐獻者的氣管移植器官，研究人員從捐獻者體內提取氣管，進行大小剪裁，然後放入從克勞迪婭體內提取的干細胞培養環境腳手架中，最終發育形成相應的氣管組織。英國布里斯托爾大學的安東尼-霍蘭德(Anthony Hollander)是這支移植手術小組成員之一，他指出，目前克勞迪婭不再服用藥物，現已恢復健康並開始正常工作。桃瑞絲的研究小組目前正是使用相同的方法培育比氣管更複雜的器官，比如：心臟，他們將從人體捐獻者或者其他動物體內提取相應器官的腳手架蛋白質。

    這種培育的複雜器官面臨的較大挑戰是如何確保所有的器官內細胞與患者的血液相溶合，如果沒有血液進入，移植器官中心的細胞則會嚴重缺氧，導致移植後細胞死亡。桃瑞絲稱，她有辦法能夠克服這種困難。2008年1月，她帶領的一支研究小組實現了較大的技術突破，他們基於新生老鼠心臟細胞培育出一個跳動中的心臟，這個心臟保持著3D外形，其內部充滿著所有血管。當他們植入一些新的細胞，會生長出血管組織。此外，桃瑞絲表示他們幾乎能夠重新培育出帶有細胞的完整血管系統，其中包括動脈、靜脈和毛細血管。她說：「由於我們培育出了血管，新的移植器官能夠與患者身體的血液供給系統自然地連接在一起。」在移植心臟器官的培育過程中，干細胞轉換成為心室和心房的內皮細胞，還可形成血管和心臟平滑肌細胞。

 

豬心臟經過去細胞化處理後，現成為培育人類移植心臟「腳手架」

    桃瑞絲的研究小組現已在老鼠腹部灌輸培育一個心臟組織，該心臟組織目前處於健康發育，並沒有被老鼠身體所排斥。下一步他們將研究是否這個移植器官能夠替換現有心臟，並保持動物健康存活。桃瑞絲稱，如果要實現這一點，需要在心臟組織生長出更多的肌肉組織，目前我們已培育出心臟的脈管系統，但我們並不認為我們能夠培育出足夠的心臟肌肉組織保持移植後動物的存活性。

    她還基於這項老鼠實驗，重複性地試著培育豬的心臟和肝臟，對於豬器官的培育將更簡單一些，因為豬的體型更大，要比處理培育體型較小的老鼠器官更容易。預計去細胞化的移植肝臟器官將比心臟更早地培育出來。

    其他研究小組也從事於移植肝臟培育研究，科學家史蒂文-巴迪拉克(Steven Badylak)稱，現已研究出如何在老鼠體內培育肝臟去細胞培育法，只是該技術尚未發佈。此外，美國馬薩諸塞州總醫院的研究小組負責人馬丁-亞穆什(Martin Yarmush)培育了人造可移植老鼠肝臟器官，從而證明在實驗室內可以培育出具備肝功能的移植器官。據該研究小組成員科庫特-尤岡(Korkut Uygun)稱，研究小組的最終目標是培育出人體去細胞移植器官，並不僅是簡單的動物器官。

    匹茲堡大學醫學院的大衛-庫珀(David Cooper)是異種器官移植技術的主要研發人員，他指出，「裸體」豬心臟仍攜帶著alpha-Gal抗原體，人體免疫系統能夠識別，並遭受其攻擊。但是倫敦大學學院再生醫學教授克莉絲-梅森(Chris Mason)指出，許多培育的去細胞豬器官都沒有施用輔助免疫藥物，必須對豬器官內對人體免疫系統構成攻擊的物質徹底消除，否則未來數百萬名患者一旦接受豬心臟移植後將出現心臟瓣膜和相關組織的副作用。