器官农场

欣欣

如果器官就像田地里的菜一样，想要多少就种多少，那么许多器官衰竭的患者便不用在绝望中等待生命的消逝。现在，日本科学家正在努力建造这种农场，干细胞是种子，动物的身体是农田。

干细胞是种子

具有分化为多种细胞能力的干细胞，可以被分为两类，一类是人类胚胎干细胞，取自于人类胚胎，另一类是诱导性多能干细胞（iPS cell），是皮肤或者血液细胞经过人工诱导而转化成的干细胞。获取前一种干细胞时因为需要破坏胚胎，因此受到道德上的质疑，所以通过诱导性多能干细胞来治疗疾病是现在干细胞研究的主流。

例如，日本横滨城市大学的研究者便利用人类的诱导性多能干细胞在实验中分化出了肝内胚层细胞、间充质干细胞、内皮细胞。人类胚胎在自然发育的过程中，正是这三种细胞构成了肝脏。当研究者把这三种细胞混合在一起后，它们生长成为一个“肝芽”——虽然不是成熟的肝脏，但却具有发展成为肝脏的潜力的立体结构。研究者把肝芽移植到小鼠体内，它的血管与小鼠的血管连接在了一起，并且开始执行成熟肝脏具有的功能。

这是第一例由诱导性多能干细胞制造出的具有功能的人类器官。无数器官衰竭的患者都在等待供体中绝望地死去，诱导性多能干细胞的未来发展关乎更多这类患者是否能够得救。诱导性多能干细胞就像一粒种子，把它“种”到老鼠等动物体内，就能够收获所需的器官，例如这次实验中的肝脏。

动物的身体是田地

然而，小鼠身上长出的人类器官有些“迷你”。小鼠的身体就像是贫瘠的土地，并不适合“耕种”人类器官。于是有科学家把目光瞄准了猪，因为它们的器官大小和形状都与人类的非常相似。也许在猪的体内，能够长出完美的人类器官，并在将来用于器官移植。东京大学的研究者就正在进行此类实验。

首先，研究者利用基因技术制造出了缺少某种器官的猪，如果需要肾脏，那么制造的猪就会天生缺少肾脏。然后，研究者将人类的诱导性多能肾细胞植入这种猪的胚泡（早期阶段的胚胎）中。这个胚泡发育成的猪体内会混合有人类细胞和猪细胞，但只有肾脏是完全由人类细胞构成的。这个肾脏能够移植给肾脏衰竭的患者，并且不会诱发排异反应。

在东京大学2010～2013年的实验中，研究者已经把人类的诱导性多能干细胞植入了缺少各种器官的动物体内，例如没有胰腺的老鼠和猪身上。

困难重重的耕种过程

让动物长出人类器官，已经足够惊悚，还要把动物体内长出的器官移植到人的身体中，这么做是否真的行得通呢？这些器官中会否混有动物的细胞，并在移植后引起剧烈的反应呢？有学者提出，这些器官连接的血管中可能还带有动物的细胞。为了解决这个问题，研究人员随后制造出了天生缺乏动脉、静脉以及胰腺的老鼠，在此类老鼠的胚泡中植入人类的诱导性多能干细胞后，生长出的胰腺以及所有血管都由人类细胞组成，这样便不用担心移植时混入老鼠细胞了。

还有人担心，这种长着人类器官的动物会变成可怕的怪物。我们经常在科幻电影中看到，实验室中的动物因为基因突变而获得了人类的智慧，而“器官种植”实验会否让动物拥有人类的大脑细胞后也变得极其聪明呢？研究人员解释，我们的智慧与情感来自于大脑独特的结构，而非大脑神经细胞。也就是说，即便人类的大脑神经细胞在老鼠的大脑结构中，也只能发挥老鼠大脑神经细胞的作用。不过为了避免这一点以及一些道德上的疑虑，研究人员已经寻找到一种方法防止胚胎在发育时，人类的诱导性多能干细胞分化为脑神经细胞和生殖细胞。

最后，人类和猪毕竟存在很大的差异。例如，猪的胚泡十分巨大，有几百个细胞，长达10厘米，而人类的胚泡要小得多，只有150个左右细胞，仅有1/5毫米长。这两种结构差异巨大的胚泡真的能够融合到一起吗？人类的诱导性多能干细胞是否会严重干扰猪胚胎的发育，并最终导致流产？研究者对此已有后备方案，如果猪并不适合用于生长人类器官，那他们将用猴子来做实验，毕竟人类和猴子要相似得多。