在經(jīng)典童話電影《綠野仙蹤》里那個(gè)因?yàn)闆]有心臟，而無法愛別人的“鐵皮人”讓人記憶猶新。小“鐵皮人”固然令人憐惜，但現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的確能給人安裝一顆“人工心臟”。英國一位被植入了金屬心臟的病人在度過了7年的安詳時(shí)光后，于68歲時(shí)離世。如今生命科學(xué)是如此神奇，人類不僅可以制造出心臟、肝臟、腎等器官來延續(xù)生命，甚至生命的發(fā)源地——子宮也可以是人造的！
“金屬心臟”把兩周變成7年
據(jù)英國《每日鏡報(bào)》12月3日?qǐng)?bào)道，如果沒有一顆“不死的心”，也許英國心臟病患者彼得·霍頓的家人在7年前就要忍受生離死別之痛了。2000年，彼得被診斷為患上了致命的心臟病，只剩兩周時(shí)間可活。為了拯救他，英國牛津市約翰·拉德克里夫醫(yī)院的醫(yī)生們往他的心臟中移植了一個(gè)鈦金屬設(shè)備——“賈維克2000心臟”。它其實(shí)是一個(gè)鈦泵，用來幫助患者的心臟泵輸更多的血液。
醫(yī)生將這顆人造“金屬心臟”植入了彼得的左心室。這顆“金屬心臟”通過一個(gè)外部電池包驅(qū)動(dòng)，它由一根電線伸出彼得的胸部，和一個(gè)掛在彼得腰部的可充電電池相連。彼得是世界上第一個(gè)接受“賈維克2000心臟”移植的實(shí)驗(yàn)性患者，醫(yī)生的本意只是想在等到合適的捐贈(zèng)心臟之前，讓這顆“金屬心臟”起到過渡作用。
令人沒想到的是，彼得一直活了7年半時(shí)間，成了迄今世界上靠“金屬心臟”存活時(shí)間最長的人。這個(gè)人造“鈦泵”不僅拯救了彼得的性命，并且讓他能和妻子黛安四處旅游，他甚至還參加過一個(gè)150公里遠(yuǎn)的慈善步行活動(dòng)。彼得的晚年安詳而幸福，他曾經(jīng)說，安裝“金屬心臟”后，生活恢復(fù)了正常，惟一的遺憾就是不敢下水游泳，因?yàn)閾?dān)心會(huì)觸電。
彼得是世界上首個(gè)被植入金屬心臟的人。自1967年12月2日世界首例心臟移植手術(shù)以來，全世界大概進(jìn)行了17萬例心臟移植手術(shù)。然而由于傳統(tǒng)移植手術(shù)需要等待配型器官，再加上容易因排斥而發(fā)生感染，很多心臟病患者仍然抱憾離世，如接受首例心臟移植的患者，術(shù)后僅存活了18天。而這種人造金屬心臟卻不必考慮配型、排斥等問題，對(duì)病人身體條件的要求也不苛刻，為許多心臟功能衰竭的病人帶來了延續(xù)生命的希望。
在體外給受精卵找一個(gè)家
據(jù)英國科普雜志《新科學(xué)家》11月號(hào)報(bào)道，日本科學(xué)家通過一種特殊的“子宮芯片”成功地讓雌鼠受孕，并開始植入人體。
人造子宮給人最大的期待在于“體外生殖”，讓胚胎完完全全地在體外的仿子宮環(huán)境下成長。但目前由于法律及技術(shù)的限制，科學(xué)家們的研究離這一步還相差很遠(yuǎn)。目前科學(xué)界正在研制中的人造子宮共分兩種：一種是在體外制造一個(gè)生物學(xué)意義上的人工子宮，其中的子宮內(nèi)壁、羊水等都是與母體子宮相同；另一種則是“培養(yǎng)皿”形式的子宮，即在培養(yǎng)皿注入羊水，用一套全自動(dòng)化控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)胚胎的營養(yǎng)供應(yīng)和廢物排泄。
早在上世紀(jì)90年代，日本東京大學(xué)工業(yè)科學(xué)協(xié)會(huì)的藤井照雄教授，就將研究重點(diǎn)放在了“人造子宮”方面。由于日本法律禁止進(jìn)行此類試驗(yàn)，藤井與他的研究小組另辟蹊徑，想到了用微型“人造子宮”培育受精卵。由于受精卵在傳統(tǒng)試管授精下的微液滴環(huán)境中成活率仍較低，他們的研究也頗具意義。但后來的研究很不順利，他們經(jīng)歷了無數(shù)次失敗。
藤井與研究小組經(jīng)過詳細(xì)討論，終于汲取了失敗的教訓(xùn)。原來子宮在長期的進(jìn)化中已經(jīng)達(dá)到了相當(dāng)完美的地步，人類用營養(yǎng)液、生長激素等化學(xué)物質(zhì)創(chuàng)造的模擬環(huán)境，總會(huì)有自己的缺陷，而處在生長期的胚胎是十分脆弱的。惟一的出路就是創(chuàng)造出一個(gè)生物學(xué)的子宮，即胚胎必須被包裹在一層子宮內(nèi)膜上，這樣其所需的基本營養(yǎng)成分可以由子宮內(nèi)膜細(xì)胞提供。藤井與其研究小組經(jīng)過多次嘗試，終于在一塊很小的“芯片”狀結(jié)構(gòu)內(nèi)部創(chuàng)建出了子宮內(nèi)膜組織，受精卵終于在人體以外找到了溫暖的家。
“子宮芯片”自動(dòng)化培育胚胎
一開始藤井以為自己離成功只一步之遙，他抱著試一試的態(tài)度進(jìn)行了小鼠受精卵培養(yǎng)試驗(yàn)。結(jié)果，受精卵在培育過程中就大部分夭折，而發(fā)育成囊胚的又達(dá)不到植入母體子宮的要求。剛剛看到希望的藤井又走入了死胡同。
在困難時(shí)刻，藤井一下子就想到了自己的“芯片實(shí)驗(yàn)室(Lab on a chip)”。在生物學(xué)上“芯片實(shí)驗(yàn)室”又稱“微全分析系統(tǒng)”，是把生物和化學(xué)等領(lǐng)域中所涉及的基本操作單位集成在一塊幾平方厘米的芯片上，用以完成不同的生物或化學(xué)反應(yīng)過程的一種技術(shù)?！靶酒鄙仙?、化學(xué)反應(yīng)都可以全自動(dòng)化操作，這樣“生產(chǎn)過程”將會(huì)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、智能化。藤井首先要做的就是讓“芯片”的能量營養(yǎng)系統(tǒng)智能化。
這時(shí)藤井了解到一位國外同行的研究可能有助于解決他的困境，他就是美國伊利諾伊州大學(xué)的教授馬特·韋勒。在熟悉自動(dòng)化控制的韋勒建議下，最終的微型人造子宮在外型上與芯片十分神似。它呈長方體，寬2毫米，高0.5毫米，中間圓形的凹槽是受精卵著床的地方，里面有子宮內(nèi)膜。“芯片”剩下的部分用雙層硅樹脂平鋪，四角的3個(gè)通道分別用來放入精子、卵子及營養(yǎng)液。單純從自動(dòng)化控制方面來講，這可以稱得上是一個(gè)完美無缺的系統(tǒng)。
接著他們便開始做動(dòng)物實(shí)驗(yàn)。研究小組將芯片培養(yǎng)的胚胎植入母鼠體內(nèi)，結(jié)果44%的發(fā)育為健康胎兒，而傳統(tǒng)試管授精的胚胎發(fā)育到健康胎兒的成功率為40%。此次動(dòng)物實(shí)驗(yàn)取得了圓滿成功！
嬰兒能在流水線工廠里問世？
之后藤井又和韋勒合作，多次對(duì)芯片的控制系統(tǒng)進(jìn)行了微調(diào)，“子宮芯片”對(duì)傳統(tǒng)試管受精的優(yōu)勢(shì)進(jìn)一步擴(kuò)大了。他們又對(duì)山羊、兔子等動(dòng)物進(jìn)行了類似的實(shí)驗(yàn)，都取得了理想的結(jié)果。最重要的是，他們通過對(duì)動(dòng)物的多次試驗(yàn)，確認(rèn)了這種技術(shù)沒有副作用后，藤井和他的研究小組成功把這種子宮芯片植入人體，到目前胚胎發(fā)育良好。今年7月，在法國里昂舉行的歐洲人類繁殖與胚胎協(xié)會(huì)年會(huì)上，藤井展出了自己的最新研究成果，頓時(shí)引起轟動(dòng)。
對(duì)科學(xué)界來說，此次人體試驗(yàn)的成功是人類首次在人造子宮內(nèi)成功培育人類早期胚胎，這種子宮芯片就是微縮了的子宮，它對(duì)人造子宮研究的重大意義不言自明?？茖W(xué)家們一直幻想能有一種人造子宮代替母體子宮，讓胚胎在整個(gè)孕期內(nèi)都“住”在里面。在人類文明史上也不斷有學(xué)者、科幻作家提出類似的大膽設(shè)想。其中最為著名的莫過于英國著名作家阿道司·赫胥黎1932年創(chuàng)作的《美麗新世界》。書中設(shè)想了一個(gè)未來的烏托邦社會(huì)，每一個(gè)人都由胚胎起被養(yǎng)育在瓶子里，完全是工廠化生產(chǎn)下的成品。
對(duì)處在現(xiàn)實(shí)世界的人類來說，赫胥黎的“流水線式生產(chǎn)嬰兒”無疑是最具吸引力的。世界上每年都有成千上萬名婦女因子宮畸形或被切除等原因而不能當(dāng)媽媽，更多的女性則想省去“十月懷胎”的痛苦，“人工子宮”將給她們帶去希望。(池晴佳)
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