“這顆心臟以每秒30次左右的頻率在跳動(dòng)。”在上海市浦東新區(qū)張江科學(xué)城的一家生物實(shí)驗(yàn)室里，上海能山生物科技有限公司首席科學(xué)家齊震指著正在培養(yǎng)皿中規(guī)律跳動(dòng)的一顆白色心臟對(duì)記者說(shuō)。
近距離觀看，這顆白色的“人造心臟”直徑大約1厘米，憑借肉眼就可以直接看到心臟在規(guī)律跳動(dòng)，仿佛新出生的嬰兒在規(guī)律呼吸。實(shí)驗(yàn)室里一個(gè)更大的玻璃器皿中，還有更多通過(guò)生物技術(shù)制造的心臟正在慢慢“長(zhǎng)大”。
齊震說(shuō)，眼前這個(gè)“人造心臟”，擁有心室、心房、血管等完整的心臟結(jié)構(gòu)，是目前世界上通過(guò)生物培育技術(shù)路徑培育的最大尺寸人工心臟。
除了“人造心臟”，記者在能山生物實(shí)驗(yàn)室看到，這里還培育出了視網(wǎng)膜、皮膚、大腦、小腸等器官和組織。盡管和成年人的器官尺寸相差甚遠(yuǎn)，但通過(guò)顯微鏡，可以觀察到人造皮膚的毛囊、小腸的褶皺、大腦的回路等。
實(shí)驗(yàn)室里長(zhǎng)出“人造心臟”等人體器官，這背后得益于誘導(dǎo)多能干細(xì)胞即iPSC細(xì)胞技術(shù)的突破。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，iPSC細(xì)胞是通過(guò)特定基因重編程技術(shù)，將體細(xì)胞轉(zhuǎn)化為具有類(lèi)似胚胎干細(xì)胞特性的多能性細(xì)胞。
“我們成年人的細(xì)胞無(wú)法像胚胎細(xì)胞一樣進(jìn)行分化，也就無(wú)法分化出各種器官，但應(yīng)用iPSC細(xì)胞這項(xiàng)生物學(xué)技術(shù)，可以使成體細(xì)胞回到胚胎狀態(tài)，成為一種多能性細(xì)胞，進(jìn)而分化出各種器官。”齊震說(shuō)。
能山生物此次培養(yǎng)出1厘米尺寸的“人造心臟”，一方面取得了尺寸層面的突破，實(shí)現(xiàn)從微米級(jí)到厘米級(jí)人造器官的突破;另一方面則是實(shí)現(xiàn)了培養(yǎng)成本的降低。“通過(guò)生物培育方法培養(yǎng)人造器官，以往需要大量的血清或類(lèi)似物來(lái)為這些器官提供營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，我們則開(kāi)發(fā)出了特殊的營(yíng)養(yǎng)液，成本大幅降低。”齊震說(shuō)。
在業(yè)界看來(lái)，隨著iPSC細(xì)胞和人工智能相關(guān)技術(shù)的突破，人類(lèi)有望打開(kāi)細(xì)胞研究領(lǐng)域的新篇章。
對(duì)于“人造器官”的應(yīng)用場(chǎng)景，人們往往首先想到器官移植。齊震表示，目前的器官移植主要依賴(lài)于器官捐獻(xiàn)，排異反應(yīng)是一個(gè)繞不過(guò)去的坎兒，但隨著iPSC細(xì)胞技術(shù)不斷成熟，理論上可以直接在體外造出一個(gè)人類(lèi)器官，并且是用自己的細(xì)胞培育而成的，從而在一定程度上解決排異反應(yīng)的問(wèn)題。
相比而言，“人造器官”更成熟的應(yīng)用領(lǐng)域在于新藥研發(fā)。通過(guò)應(yīng)用“人造器官”，可以進(jìn)一步提升新藥研發(fā)效率，降低道德和倫理方面的風(fēng)險(xiǎn)。
“除了生物培育這一技術(shù)路徑，目前國(guó)際上還有通過(guò)3D打印方法來(lái)制造‘人造器官’，我認(rèn)為隨著未來(lái)這兩種技術(shù)路徑的融合，‘人造器官’還會(huì)有更廣闊的前景。”齊震說(shuō)。(本報(bào)記者楊有宗)
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