再生的心脏。(图片来源:马萨诸塞州总医院Ott实验室Bernhard Jank医学博士)

几十年来,一直是这样人类再生的图像是一些细胞在培养皿中分裂,有望长成一个闪亮的新器官。但事实是,科学家的工作更令人毛骨悚然。为了制造一个新的器官,它有助于从一个死亡的器官中工作。

这也适用于心脏。十多年前,哈拉尔德·奥特博士,现在马萨诸塞州总医院的外科医生和哈佛医学院的教授他开发了一种程序,可以冲洗器官的细胞,留下一个空的结构,可以用新的细胞重新填充。在实验室里,奥特和他的同事们取走了幽灵般的心脏,并将它们复活为新的心脏。在电脉冲的刺激下,这些新心脏甚至又开始跳动

这些再生的器官还不够强壮,不能代替人体内的原始器官。但这就是这项研究的目标:能够使用一个人自己的细胞来生长新的身体部位,以取代受损的身体部位。

几个世纪以来,人们一直在想象用替代器官拯救衰竭的身体,但直到20世纪50年代,医生们才开始成功地进行移植手术,当时他们开始确切地了解人体免疫系统是如何排斥外来器官的。在第一例成功的器官移植手术中,医生取出了一个肾一个同卵双胞胎把它给了另一个-接受者的身体接受了这个肾脏,只是因为它来自他双胞胎的肾脏。今天,为了避免器官排斥,任何接受器官移植的人都必须终生服用抑制免疫系统的药物。

然而,如果一个器官是由人体自身的细胞生长出来的,免疫系统就会接受它。当奥特在2005年中期开始研究组织工程时,科学家们已经证明,诱导干细胞生长成特定组织是可能的——基本上,它们可以在培养皿中生长出心肌。但是复制整个器官的结构要复杂得多。例如,在实验室中培养的心脏组织没有一个精致的血管系统。

奥特发展到的技术decellularize器官解决了部分问题。在每个器官的细胞周围,都有一种由水、蛋白质和其他分子化合物组成的结构来支撑真正的细胞——它就像细胞居住的房子,或者是让细胞保持原位的脚手架。但奥特发现,通过正确的洗涤剂组合,可以慢慢地将细胞从这种“细胞外基质”中洗出来。这是清理老鼠肢体细胞的过程:

剩下的就像一个器官的轮廓,有小血管的空间和原始器官的其他关键特征。下一步是用尚未确定身份的细胞重新填充它——通常是已被重新编程为干细胞的成年细胞。然而,这并不像把细胞泵回空的器官外壳那么简单。不同类型细胞的一些组合比其他组合效果更好,它们需要非常特殊的条件来生长:再生器官必须生活在“生物反应器”中,这基本上是一个专门的罐子,里面装有定制的溶液,并仔细平衡压力。在这种条件下,奥特的实验室培育出了心脏,并让它们重新跳动。

这些器官仍然是完全成熟器官的影子。它们只包含所需的数亿个细胞中的一部分,而且它们不够强大,无法取代原始细胞。即使研究人员成功地制造出了一个完全成熟的器官,仍有一些问题需要回答:把这些器官移植到人体内有什么危险,如果有的话?它们会持续多久?然而,即使在这个仍处于早期阶段的阶段,这些复活的器官确实看起来像一个部分奇迹:一块死肉,再生和复活。