人工脏器、脏器移植和机体组织再生难在何处

    一些人体组织的严重伤病由于药物无法治愈而导致功能丧失，对此，目前主要依靠人工脏器和脏器移植作为补充治疗。这些治疗在挽救了许多病人生命的同时，也提高了他们的生存质量。然而遗憾的是，人工脏器和脏器移植还有许多难点需要克服。例如，人工脏器还不能充分发挥机体功能，人工材料也不能与机体很好地相容。因此，植入人工心脏瓣膜的病人为了防止形成血栓就必须每天服用抗凝剂。随着时间的推移，植入人工关节的年轻病人由于人工材料的磨耗，常要再次施行手术。

    而脏器移植所面临的最大难题是，能够为病人提供的脏器绝对缺乏。美国是脏器移植大国，然而提供脏器的人数却在逐年减少，这使病人等待提供脏器的时间一再延长。退一步说，即使脏器移植成功，由于不是本人的脏器，病人必须不断地服用具有副作用的免疫抑制剂，以控制机体的排异反应。

    干细胞是解决难题的关键
    不依赖人工脏器和他人提供的脏器，而是凭借病人自身的组织细胞让机体组织再生，进而形成脏器，那是最理想的，这便是组织工程的使命。

    目前，再生机体组织的构造已经在遗传基因和蛋白质的分子水平上得到解释。科学家通过对再生机体组织的研究发现，蝾螈和水螅的身体、人的骨骼及肝脏等，都能以大致相同的构造实现再生。不管是前者还是后者，都是干细胞起到了重要的作用。干细胞被定义为：是具有多次反复分裂和自我复制能力，能够在各种机体组织内分化，并具有多向分化能力的细胞。这里提到的干细胞是指在所有细胞中，从能够分化的胚胎干细胞到已经进入机体并负有使命的组织干细胞，涉及的干细胞多样而复杂。

    让机体组织细胞激活的三件“工具”
    为了实现机体组织的再生，首先必须掌握“工具”。所谓“工具”指的是细胞、成为细胞立脚点的支持体和让细胞增殖与分化的因子。

    目前，用于机体组织再生的细胞与其说是干细胞，不如说是由干细胞略微分化而成的前驱细胞和芽细胞(如骨芽细胞等)。用于机体组织再生的细胞能采用病人本身的细胞固然是好事，但是如果不能采用来自病人本身的细胞，就只能采用来自别人的细胞了。在这种情况下，医生就得想办法克服病人机体的排异反应，比如考虑通过遗传基因重组去除细胞的抗原性。

    在构筑机体组织时，必须有支持体，即组织的“构架”和细胞的“立脚点”。在完成构筑的机体组织中，这种支持体被称为细胞外基体。在组织工程中，由于把握来自机体本身的细胞外基体是很困难的事，只能代之以人工细胞外基体，因此，人们使用立体海绵状骨胶原，以便于细胞能够大量进入其中。这是由于骨胶原在机体内能被分解，可以随着组织再生而被机体全部吸收。人工细胞外基体也是细胞增殖和分化的“立脚点”。

    要确保必要的细胞数量和“立脚点”，必须让细胞的数量大幅增加。控制细胞分裂的是一种被称为细胞增殖因子的蛋白质。要在人体内进行机体组织再生，必须把尚未分化的细胞导入需要再生的组织。例如，在骨骼组织中细胞分化的阶段是：胚胎干细胞?骨系干细胞?骨前驱细胞?骨芽细胞?骨细胞(成熟细胞)。这就是细胞增殖因子让细胞发生了分化。但是，在什么时候给予什么样的刺激，干细胞会分化、增殖，并在特定的组织内再生呢?目前人们没有弄清的情况还很多。不过，由于这一领域的研究进展迅速，在不远的将来，人们有可能大量掌握细胞增殖分化因子的情况。细胞增殖分化因子不只是参与组织再生，还会从再生组织扩散，所以必须在一定时间内设法保持它的某种浓度。

    机体组织的再生在体内、体外都可以进行。在体内进行机体组织再生时，细胞、人工细胞外基体和细胞增殖分化因子三者，并不是经常必不可少的。在体内进行机体组织再生，机体本身会提供必要的“工具”。当然，与在体外工厂化生产大量皮肤相比，利用体内环境实现机体组织再生的量是很小的，时间也要更长。