世界首例生物肢体：实验室里“种”出的大鼠前肢

Alulull

猜猜右图中的物体是什么？这看起来像是一截被砍断的老鼠爪子，不过正确答案可能比你想象的更加派奋人心：这截大鼠前肢其实是科学家们在实验室中用活体细胞培育出来的人工产物。尽管尚不完美，但这一技术可能会在未来帮助人们研制出真正具有生物学功能的义肢。

许多接受了截肢手术的患者身上安装的义肢在外观上毫无问题，但却无法像真正的四肢那样发挥功用。现在，市面上又出现了一些利用仿生学的人工义肢，它们可以发挥功能，但不自然的外观依旧是个硬伤。手部移植手术是另外一种解决方案，目前也有不少成功的案例，但为了防止身体出现排异反应，接受移植的患者也需要终生服用免疫抑制药物。

而生物肢体一旦成功，以上诸多问题都将迎刃而解。这种肢体由患者自身的细胞“培植”而成，因此不需要免疫抑制药物的辅助，而且它在外观和运动功能上都将与自然状态的肢体十分接近。

如何做出一条前肢

制作这条大鼠前肢的技术叫做“decel/recel”，之前在实验室中，这种技术已经被用于研制人造心脏、怖脏和肾脏。利用该技术制作的一些简单器官——例如气管和声带——已经被用于移植手术，并在不同程度上取得了成功。不过，它也遭到了一些非议。

人造器官的第一步是“脱细胞化”，第二步就是“再细胞化”。同样是利用脱去细胞再培养的方法，造出一条前臂可比培养气管难得多，因为前者需要培育更多种类的细胞。为了解决这个问题，奥特首先将脱细胞后的大鼠前肢“骨架”置于生物反应器当中，并利用一套人工循环设备为其提供养分、氧气以及电刺激。随后，他将人类内皮细胞注入血管的胶原支架，1小时后，内皮细胞重新附着在血管表面。这一步非常关键，他说，因为这样能使新长出来的血管更加结实，而不会在内有液体循环的情况下出现破裂。接下来，他将小鼠成肌细胞、小鼠胚胎成纤维细胞以及人类内皮细胞混合在一起，注入前肢支架中原本被肌肉组织占领的空位。2-3周后，血管和肌肉的重建完成。最后，奥特给前肢实施了皮肤移植手术，终于大功告成。

虽然实验成功，但并没有在活体大鼠上测试肌肉运动功能或排异反应。

前路漫漫

奥特表示，尽管他们已经完成了近百条大鼠前肢的脱细胞化，又给其中至少一半的支架“种”上了新的细胞，但目前需要做的工作还有很多。首先，他们需要在肢体里种上组成硬骨、软骨等其他组织的细胞，观察这些细胞能否再生。下一步，他们必须证明神经系统也能完成重建。前人的手部移植手术结果表明，受体的神经组织能够延伸并穿入新接上的手掌，最终实现对新器官的控制。而人工培植的生物肢体是否也能做到这一步，还有待进一步实验验证。

奥特设想，将来人类的器官捐赠计划或许也将囊括四肢捐赠。用于再生血管的细胞可以从受体的小血管中获得，而肌肉细胞则可从大腿等部位的大型肌肉中取得。“如果提取大约5克（的肌肉组织），就能从中培养出人类骨骼肌成肌细胞。”

仅仅在美国就有150万名截肢者，因此此项肢体再生研究具有重要的意义，奥特如是说。“目前，如果你失去了胳膊腿，或是因为癌症治疗、烧伤等缘故损伤了部分软组织，能供你选择的治疗方案是很有限的。”