让上帝震惊，人工装配生命体
让上帝震惊，人工装配生命体
美国医学家约瑟夫·默里和唐纳尔·托马斯在世界上首次做肾移植和骨髓移植成功，并获得1990年度诺贝尔医学奖。到如今，全世界的器官移植已达30多万例，而且人的各个重要器官，如心脏、肝脏、脾脏、胰腺、肾脏、骨髓等都可以移植。从器官移植的成功率看，最近10年的统计数据表明，成功率在60%以上。器官移植后存活10年以上的病人达65%。其中肾移植病的存活年限最高，达30年，其次是骨髓移植达25年，再次是肝移植达24年，第四位是心脏移植22年。由此看来，器官移植的成就是辉煌的，功效是显著的。可以说，如今器官移植的技术和手术已经过关，只是存活年限有长短之别。但目前器官移植面临着两大难题:一是人的供体器官来源匮乏;二是移植后可怕的免疫排斥反应常会导致失败。要发展器官移植进一步造福人类，必须克服这两大难题。既然人的供体器官供不应求，阻碍器官移植的发展，有相当一部分研究人员和医务人员已将目光转向人以外的供体器官，这就是动物器官和人造器官。
改造利用动物器官作移植
如果经过改造的动物器官可移植到人体中的话，这将是一个取之不尽、用之不竭的源泉。但难题在于动物器官进入人体有排异反应。研究人员最早的试验首选的动物是猴子和狒狒，因为它们与人的生理、免疫机制最相近。而且从生物起源上说，它们与人的种群更接近，可以减轻免疫排异反应。1992年，美国加利福尼亚大学医学院的研究人员将猴子的肝脏移植给一名女孩，尽管移植手术很成功，但女孩还是在几个月后因免疫排斥反应而死了。后来，有人又尝试过将狒狒的肝脏移植给病人，手术获得成功，但为维持病人的生命必须经常给病人使用免疫抑制剂。由此看来，移植动物器官难题也不少。首先是免疫排斥反应，其次是猴子和狒狒这样的灵长类动物十分昂贵，第三是会受到动物权益保护者的抗议。
目前研究人员最为看好的发展方向是采用基因工程技术改造动物。例如，1992年英国剑桥大学的免疫学家大卫·怀特和同事用遗传工程培育了一种小鼠，这种小鼠带有人的某种基因，即转基因鼠。实验表明，这种转基因鼠的器官能“蒙骗”人的免疫系统而不被识别和排斥，这个结果给予研究人员极大鼓舞。之后不久，怀特又与英国剑桥大学心脏移植中心主任约翰·沃尔沃克联合研究，将人的某种基因植入猪和大袋鼠体内或胚胎内，以产生带有人基因的猪和大袋鼠。这样就可摘取猪和袋鼠的器官供人体移植。根据实际情况，猪比较适合，这不仅仅因为猪的心、肾器官大小与人的相似，而且在生理上也与人相似，有了人的基因成分，就可免除免疫排斥反应。而且，猪这种动物原本就是供人食用的，不会引起太大的伦理之争和动物权益保护者的抗议。此外，生产转基因猪也比较经济。因此，研究人员预测，在21世纪，临床上用转基因猪或经遗传工程改造消除了免疫原性，即不引起免疫排斥反应的猪器官，供人体做移植将成为现实。
转基因动物
开发人造器官造福人类
人造器官在拯救危重病人、延长某些器官衰竭的病人生命过程中，除人造肾、人造心脏外，还出现了人造肺、人造睾丸、人造气管、人造膀胱、人造关节、人造角膜、人造眼球、人造假肢、人造指甲等近百个品种。
美国贝斯以兹医学中心的调查结果表明，在美国，平均每3个人就有2个人身上装有人工指甲、人工眼晶状体、假肢、假牙、人工心脏等人工器官。以至有人戏称，美国人2/3不是“原装货”。
随着生物材料科学的发展，人体某些器官损坏后，可以像换机器零件那样换上人工器官。临床上最早运用的人工器官是假肢，现已普遍使用，因为装假肢技术相对简单，而且不存在免疫排斥反应。真正定义上的移植进入人体的人造器官是人工心脏、人工肾、人工肺、肝脏、血管等。
以美国为例，每年只能得到大约2000颗捐献的活心，但是等待做人心移植术的病人约有3．5万人，到2010年可能会增加到20万人。这种状况促使美国科学家进行人工心脏的研究。但是要想制成像自然心脏那样合理的结构，完全模拟其功能的人工心脏是极不容易的，这需要掌握医学、生物物理学、工程学、电子学等各学科的知识。美国科学家经过不懈的努力，终于研制成了第一个人工心脏，并在狗身上进行植入试验，获得了成功。这以后世界范围内的人工心脏研究相继发展，使用的动物有小牛、羊、狗等。近年来，由于医学知识的更新，生物材料的改进，人工心脏实验动物的存活时间显著延长。1982年12月2日，美国西雅图62岁的退休牙科医生巴尼·克拉克成为世界上第一个接受人造心脏移植手术的人。一颗塑料心脏在他的胸腔里跳动了将近1300万次，维持了112天的生命，这标志着人工的心脏已进入临床应用阶段。
后来，又陆续给另外4名病人移植了这种人造心脏，全都死了，其中最长的一位活了620天。这种由美国研制成功的人造心脏由4个部分组成，即由金属钛制成的心脏本体、一个微型锂电池、一个计算机操纵系统及外接电池组。人造心脏本体取代患者的心脏，微型铝电池和操纵系统将植入患者的腹腔，外接电池组不植入人体，而是通过安装在腹部表皮下的插座向植入的微型锂电池充电。
人造心脏的本体部分重量为900克，大小相当于一个苹果，它由微型电动机和泵组成。与真正心脏的4腔室结构(左右心室和左右心房)不同，它只有两个腔室，右边的腔室分别接肺静脉和体静脉，左边的接肺动脉和体动脉，两个腔室中间是电动机和泵。在心脏与血管的接口部分装有活塞，以代替心脏瓣膜的功能。
人造心脏的一个完整工作循环包括两个步骤，首先是右腔室接受体静脉输送的缺氧血液，由微型泵把静脉血输送到肺部;然后，在肺部吸收氧后的动脉血来到左边的腔室，由泵输送到体动脉。
植入人体的微型锂电池的电能足够人造心脏“跳动”一个小时，病人甚至可以参加剧烈运动，锂电池能量耗尽的时候由外挂电池组充电。人造心脏在美国的实验中已经创造了1．6亿次无故障跳动的记录，相当于输送200万升血液，使病人继续生存5年。
如果用这种“完整的人造心脏”把人的心脏替换出来，那么如同给机器更换了发动机。如果人体实验表明这种强力发动机能让人体这台活机器长时间无故障运行，那无疑在医学史上具有划时代的重要意义。
世界上第一台植入式人工肺已经在日本制成，它被植入绵羊的胸腔内，维持着正常的呼吸。这架人工肺由3万根聚丙烯薄膜纤维细管组成。表面布满极微小的孔。它们一层层重叠，既可压缩又有弹性。随着肋骨的一张一落，它就像风琴的风箱似的一松一紧地活动着。现在这种人工肺已进入临床试验阶段，曾用于40名肺功能丧失的病人，使他们获得了新生。
全世界60多亿人口中，大约有1500万盲人，角膜移植可挽救一部分角膜病损引起的失明者，但对于大多数与角膜无关的失明者仍一筹莫展。美国医学博士多贝尔研制出一种人造眼睛，即电子眼睛，由微型的半导体摄像机、微型的电脑及微电极3个部分组成。放入病人的眼窝中，能随眼肌的运动上下左右转动自如。这种电子眼睛还处于试验阶段，并且只能产生黑白图像的感觉。
日本群岛大学医学系山中英寿研制成功的一种能分泌雄激素的人造睾丸，给一位因癌症失去双侧睾丸的病人植入后，每天释放2毫克雄激素，手术后8个月，功能完全正常。可谓巧夺天工。
目前除了大脑以外，对人体的各个器官都在进行人工化的研究。这种研究正经历着由体外到体内，由大型变小型，由暂时应用到长期应用，由功能简单到功能完善，其中大部分器官已成功地应用于临床。相信在不久的将来，人工器官的发展将在医学上发挥越来越大的作用，将会更大地造福人类。