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(已发表于《Vision 青年视觉》)

人和机器有什么区别?按法国哲学家拉美特里的说法,这两者区别不大。他在《人是机器》中写到:“人的身体是一架钟表,一架巨大的,极其精细巧妙的钟表。”他层层叠叠地反问着人体的机械性:“瞳孔不是机械地在日光下收缩以保护网膜,在黑暗里放大以观看事物么?冬天我们身上的毛孔不是机械地闭起来,使寒气不能侵入内部么?胃在受毒物、一定量的鸦片、呕吐剂刺激的时候,不是机械地翻扰起来么?心脏、动脉、肌肉在人入睡时候,不是和人醒时一样机械地不断伸缩么?肺不是机械地不断操作,就象一架鼓风的机器一样么?膀胱、直肠等等的括约肌,不是机械地发生作用么?”最后得出结论“人是一架会自己发动自己的机器,一架永动机的活生生的模型。体温推动它,食料支持它。”

虽然这段还原论的排比句现在看来显得太机械(哈!),但“人是机器”其实说出了现代医学的中心思想:如果把人看成是机器,那么疾病都可以化解成器官零件的故障加以修理,若已不堪修补,则需考虑替换;倘若有零件危害到整体的功能,那么我们要么去除零件并以其他方式弥补,要么只能遗憾地让整体都报销。从角膜移植,髋关节置换到阑尾切除,都是这种思想的体现。从理论上来说,一辆老爷车如果保养得好,并且能够无限制替换损耗部件的话,它没有理由不能正常运转到地老天荒。推车及人,不禁让人神往一种可能性:是否有一天,人类也可以像变形金刚那样随心换零件,在心脏衰竭,血管堵塞,关节退化,晶状体混浊之时,去做个以新换旧的手术,便又可以青春焕发,一日看尽长安花,像毕加索自嘲的“活跃的灵魂被困于一个疲累的身躯中”的晚年,即将成为抽象画中才有的苦难?

理论上来说,可以;实际上来说,已经部分实现。其实关于器官以旧换新,医学界已经执行了很多年了,只不过通常是以治病救人而非保健为目的,只不过供需极端不平衡,只不过通常叫做器官捐献和移植。如果各类器官都可以通过自体细胞培养,那么供应将不再是个问题(虽然短期内成本不会低),每年将有数十万人不必苦等可用器官,不再发生没等到之前病人就撒手人寰的惨剧;免疫排斥也不再是个问题,曾经只有双胞胎才具有的互相换肾的备胎优势即将成为大众配置;像今年台湾那起将艾滋病人器官移植到五名病人身上的重大医疗事故,将很难再次发生。

那么,怎么种心脏和肺?目前的组织器官再生技术的思路,基本上都是采用干细胞作为种子,在体外进行培养,长成一个所需器官后再移植给病人,取代掉整个或者部分功能失效的器官。干细胞是种少而特殊的细胞,它特殊在“具有多种分化的可能性”和“具有自更新能力”上。分化指的是细胞有选择性地成为特定类型特定结构的细胞的过程,对于肌体的大多数已分化细胞来说,它们的功能都是一定的:肌细胞时时舒张,神经细胞传导刺激信号,淋巴细胞全天候监控着异物侵入,生殖细胞则载着我们一半的遗传信息蓄势待发。在正常情况下,这些已经分化的细胞不会改变自己的职业(除非有癌变,或者被科学家们用各种因子进行诱导和强迫);而干细胞则是未分化的细胞,它们像是胸中有宏伟蓝图,却还没有选定终生职业的年轻人,有多种可能性,可以变成心肌细胞,也可以变成血细胞。不同干细胞的分化潜力也有不同,早期胚胎里的全能干细胞最强,可以发展成完整的个体;略差一点的是多功能干细胞,虽不能发育成个体,但是可以分化发育为多种组织;功能更专一点的是多潜能干细胞,它们能分化成某类族群的细胞,但是不能越界成为别种族群,比如造血干细胞,可以分化成各种造血祖细胞并进一步成为成熟血细胞,但是它们不能成为小肠上皮细胞;能力最受限制的是专一性干细胞,它们只能分化成某种特定功能的细胞,但是可以自我更新,也即能够产生两个子代细胞,其中一个是分化的有功能的细胞,另一个是跟自己一样的干细胞,犹如大禹治水时使用的遇水则长,永不耗损的息壤土。种植器官并不需要全能干细胞,因为并不需要克隆出完整的人——像科幻电影《逃出克隆岛》中那样克隆出完整的人后再从其身上收割一块肝一个肾的血腥做法,就算不考虑人权问题,其成本和收益的比例也相当不经济。想吃瓜种瓜,想吃豆种豆,想移植(注意不是吃)心脏,只需要种心脏细胞就可以了。种植器官利用到干细胞自我更新的特性,科学家们在支架上放上干细胞,浇水(含氧的血液)施肥(生长因子的刺激)假以时日,架子上就结出了红艳艳的心脏……

听起来很简单,不过要让干细胞长成所需的形状并不是件容易的事,如果没有合适的支架,那么无控制的生长最后会得到一堆太岁似的肉团——或者称为“肿瘤”。现在采取的策略需要使用一个捐赠心脏作为模板,采用特定药剂将其心肌细胞剥离,只留下手脚架一般的胶原组织——通常不会引起免疫排斥反应的部分,此阶段的“心脏”看起来纯白无暇,因此被昵称为“幽灵之心”。然后将从患者身上提取的干细胞加到这个支架上,供给充分的营养和血氧,这些干细胞就会沿着支架生长,最后长成一颗完整形状的心脏。因为心肌细胞是来源于病人自身,所以不会出现传统移植手术后很难避免的免疫排斥反应,病人不必长期使用免疫抑制剂导致对外界致病原虚弱;又因为干细胞可以自我更新,要用这样的技术做出多个器官副本也可以,所以理论上来说,如果病人硬要种出一缸子备用心脏,以后不管是中弹或者吃太多油炸薯条引发问题都有心可用,这虽然二得像输入了密码后获得三十条命的魂斗罗,但也是行得通的。

不过,外表再完美的心脏,不能泵血也是毫无用处,幸运的是这样靠干细胞长出来的心脏,并不需要等雷电夜才会跳动起来——在英国科学家首次利用病人骨髓多功能干细胞种出心脏阀门的一年后,美国明尼苏达大学的科学家们在2008年成功制造出了可以跳动的大鼠心脏,并且很快将这个成功扩展到猪心。因为从解剖学的角度看,猪心和人心的大小和结构有诸多相似,所以从事这项研究的泰勒博士对制造有功能的人类心脏的前景很乐观。值得指出的是,这样制造出的心脏的能力还不能直接用于器官移植,因为目前其泵血能力比天然心脏要弱不少(可能是微环境的控制不足,心肌发育不够彻底)。但是目标已明,技术日臻完善,伤心人不久或许即可不再寻寻觅觅冷冷清清。

这个策略需要两种材料:支架和干细胞。虽然支架目前仍然需要用天然器官制造,但是跟传统器官移植需要新鲜跳动的活心脏相比,可做支架的心脏来源可以是尸体和动物(比如猪心),所以这在很大程度上能缓解器官供应不足的问题。至于干细胞,其来源一向是热议话题,以前的研究中曾经使用到胚胎干细胞,因为胚胎干细胞有发育成人的潜力,所以这些研究触及到很多伦理问题。现在科学家致力于将已经分化的体细胞重新逆行退回到未分化状态成为iPS细胞(诱导多功能干细胞),然后再引导其走上不同的分化道路。还是用职业道路作比喻,这好比是让一个已经事业有成的人中年换跑道,他自己往往没有什么动力进行改变,需要有巨大的外力(基因工程引入外源