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【导语】在科技飞速发展的当下，全球首颗厘米级“生物人工心脏”于上海能山生物实验室诞生。这颗直径1厘米、由诱导多能干细胞培育的“肉团”，突破尺寸极限、成本大幅降低且功能逼真，相关成果发表于《自然-生物技术》。全球数万心衰患者苦等心脏移植，供体短缺、排异反应、伦理争议难题待解，而“生物人工心脏”或为药物试验、器官移植带来新希望，不过其临床应用仍面临诸多挑战。

在科技日新月异的今天，我们常常被各种前沿技术所震撼。

如今，当人们正在浏览“心(xīn)脏(zàng)健(jiàn)康(kāng)”相(xiāng)关话题时，上海能山生物(wù)的(de)实(shí)验(yàn)室(shì)里(lǐ)，一(yī)颗(kē)直(zhí)径1厘(lí)米(mǐ)的(de)“肉(ròu)团(tuán)”正(zhèng)在(zài)营(yíng)养(yǎng)液(yè)中(zhōng)规(guī)律(lǜ)跳(tiào)动(dòng)。这(zhè)不(bù)是(shì)科(kē)幻(huàn)电(diàn)影(yǐng)，而(ér)是(shì)全球(qiú)首(shǒu)颗(kē)厘(lí)米(mǐ)级(jí)“生(shēng)物(wù)人(rén)工(gōng)心(xīn)脏(zàng)”的(de)诞(dàn)生(shēng)现(xiàn)场。

一管血造心脏，1厘米+“迷你心脏”牛在哪里？

人工心脏不是新名词，人类制造心脏的历史可以追溯至20世纪中期，1957年第一颗人工心脏问世，医生将其植入一只实验犬体内，但这只犬(quǎn)仅(jǐn)存(cún)活(huó)了(le)90分(fēn)钟(zhōng)。

发展至今，人工心脏的类型大致包括机械人工心脏、混合式人工心脏和生物人工心脏等。目前在医院里为患者植入的“人工心脏”，几乎都属于精密的机械装置，而“生物人工心脏”仍处于实验室研究阶段，尚未进入临床应用。

此次，科研人员研发的这颗1厘米+的“生物人工心脏”用了什么高科技？答案是，诱导多能干细胞器官培养技术。

诱导多能干细胞器官培养技术已经出现很多年（2006年诞生），发展至今，科学家利用这项技术已经成(chéng)功(gōng)培(péi)育(yù)出(chū)脑、肝、肾、肺、肠道等多种类器官。

多能干细胞就像是我们身体的“万能种子”，它拥有分化成人体几乎所有类型细胞的潜力，理论上可以发育成身体里的任何器官。就像一颗种子需要不同的土壤、阳光和水分才能长成特定的大树或花朵一样，科学家需要为多能干细胞精心设计一套复杂的“培养说明书”（即特定的生长因子和培养环境），才能引导它一步步变成我们想要的器官。

成年人的心脏大约有自己拳头那么大，而这颗1厘米的心脏类器官可能只相当于一颗蓝莓的大小。别看它小，从全球来看，这颗“迷你心脏”还真是牛：

一是尺寸突破。从微米级跃升至厘米级，相当于从“芝麻粒”跃(yuè)为(wèi)“葡(pú)萄(táo)”大(dà)小(xiǎo)，较国际同类成果体积增大近百倍，是目前世界上该技术类别尺寸最大的“生物人工心脏”。

二是成本暴跌。传统人工类器官就像一株珍贵的花草，必须用昂贵的血清“喂养”才能存活。这颗迷你心脏是运用了最新研发的特殊营养液，成本很低，却也能起到血清的效果。

三是功能逼真。在营养液中自主跳动，甚至能模拟真实心脏的电信号传导，未来有望投入临床应用。

这项研究成果在《自然-生物技术》发表，评审意见指出“中国团队首次证明厘米级器官自组装的生物学可能性，为复杂器官体外培育提供了全新范式”。诺贝尔生理学奖得主托马斯·苏德霍夫评价：“这项突破将重新定义人类对抗疾病的边界。”

一心难求，数万人的“换心”之路阻且长

当这颗人工心脏在实验室跳动时，全球仍有数万患者在等待心脏移植。

据世界心脏病联盟发布的《世界心脏报告2023》显示，全球心衰患者已达6400万。而在我国，这一数字也在逐年增长，据中国心衰中心联盟的数据推算，我国心衰患者超过1200万。

当心衰发展到终末期，心脏移植是患者最后的“救命稻草”，但这根“稻草”并不容易抓到。供体短缺、排异反应、伦理争议，像三座大山压在心脏移植领域。

供体荒：供体心脏严重短缺，就像在沙漠里找水源，很多患者在漫长的等待中失去了生命。全球每年约有200万人需要心脏移植，但仅有约8000例器官捐献。根据中国人体器官分配与共享计算机系统（COTRS）数据，2023年中国登记等待器官移植的人数超过14万，心脏移植年手术量不足800例。

排异痛：虽然心脏移植手术本身成功率高达90%以上，但患者要面临感染、排异反应等各种并发症的威胁，就像在悬崖边走(zǒu)钢(gāng)丝(sī)。

伦(lún)理(lǐ)劫(jié)：异(yì)种(zhǒng)移(yí)植(zhí)（如(rú)猪(zhū)心(xīn)脏(zàng)）面(miàn)临(lín)物(wù)种(zhǒng)病(bìng)毒(dú)传(chuán)播(bō)风(fēng)险(xiǎn)，机(jī)械(xiè)心(xīn)脏(zàng)则(zé)需(xū)外(wài)接(jiē)设(shè)备(bèi)，患(huàn)者(zhě)生(shēng)活(huó)质(zhì)量(liàng)大(dà)打(dǎ)折(zhé)扣(kòu)。

如(rú)果(guǒ)能(néng)用(yòng)自(zì)己(jǐ)的(de)细(xì)胞(bāo)造(zào)出(chū)一(yī)颗(kē)专(zhuān)属(shǔ)心(xīn)脏(zàng)，是(shì)不(bù)是(shì)就(jiù)能(néng)彻底告别“等心焦虑”了？

未来“换心”或成“换零件”级操作？

上海团队的成果，让“生物人工心脏”从实(shí)验(yàn)室(shì)走(zǒu)向(xiàng)临(lín)床(chuáng)的(de)步(bù)伐(fá)加(jiā)快(kuài)。

想(xiǎng)象(xiàng)一(yī)下(xià)，我(wǒ)们(men)要(yào)造(zào)一(yī)艘(sōu)能(néng)跨(kuà)越(yuè)太(tài)平(píng)洋(yáng)的(de)巨(jù)型(xíng)邮(yóu)轮(lún)。我(wǒ)们(men)不(bù)会(huì)一(yī)开(kāi)始(shǐ)就(jiù)直(zhí)接(jiē)去造船厂焊接钢板，而是会先在一个安全、可控的水池里，制造一个等比例缩小的、但结构和功能完全模拟真船的精致模型。通过测试这个模型，我们能发现设计缺陷、测试抗风浪能力、优化内部系统。这颗“迷你心脏”，就是这样一个用于医学研究的、无比珍贵的“心脏模型”。

“生物人工心脏”的应用场景潜力巨大，主要在于两方面：

一是药物试验，告别“小白鼠”，用“迷你心脏”精准测毒。

传统新药研(yán)发需用动物实验，但物种差异常导致结果“翻车”。“生物人工心脏”可模拟真实人(rén)体(tǐ)反(fǎn)应(yīng)，未(wèi)来(lái)或(huò)成(chéng)为(wèi)药(yào)物(wù)毒(dú)性(xìng)测(cè)试(shì)的(de)“金(jīn)标(biāo)准(zhǔn)”。这(zhè)样(yàng)的(de)话(huà)，以(yǐ)后(hòu)的(de)药(yào)企(qǐ)广(guǎng)告(gào)是(shì)不(bù)是(shì)要(yào)改(gǎi)为(wèi)“本(běn)药(yào)通(tōng)过(guò)中(zhōng)国(guó)心测试”？

二是器官移植，自体细胞造心，解决排异问题。

用患者自身血液培育的心脏，基因完全匹配，理论上可以实现“零排异”，且没有伦理问题，许多如今的不治之症，以后都有被治愈的可能性。

“生物人工心脏”仍需跨越多重关卡

厘米级心脏如何与成人血管系统无缝对接？心肌收缩力能否满足身体需求？如果未来可“定制”器官，是否会引发“器官交易”黑市？初期技术费用高昂，如何避免“富人续命，穷人等死”的争议？在科技狂飙下，人们不得不冷静思考诸如此类问题。

从1967年世界首例心脏移植，到如今全球最大尺寸“生物人工心脏”问世，人类用半个多世纪证明了：对生命的敬畏，是科技突破的终极动力。

从今天开始，少做一些“伤心事”，多(duō)一(yī)份(fèn)对(duì)心(xīn)脏(zàng)的(de)关爱(ài)。科(kē)技(jì)正(zhèng)在(zài)为(wèi)未(wèi)来(lái)创(chuàng)造(zào)希望，而我们当下的选择，则决定着那颗真正属于我们的心脏能跳动多久、多强。

参考资料：

[1]https://www.uptodate.com/contents/zh-Hans/epidemiology-of-heart-failure/print

[2]https://world-heart-federation.org/wp-content/uploads/World-Heart-Report-2023.pdf

[3]https://www.ncsti.gov.cn/kcfw/jnr/202111/t20211112_51142.html

[4]江文诗,等.中华移植杂志（电子版）.2019;13(1):28-33.