在科技日新月異的今天，我們常常被各種前沿技術(shù)所震撼。

世界心臟日，當(dāng)人們正在瀏覽“心臟健康”相關(guān)話題時(shí)，上海能山生物的實(shí)驗(yàn)室里，一顆直徑1厘米的“肉團(tuán)”正在營養(yǎng)液中規(guī)律跳動(dòng)。這不是科幻電影，而是全球首顆厘米級“生物人工心臟”的誕生現(xiàn)場。

一管血造心臟，1厘米+“迷你心臟”牛在哪里？

人工心臟不是新名詞，人類制造心臟的歷史可以追溯至20世紀(jì)中期，1957年第一顆人工心臟問世，醫(yī)生將其植入一只實(shí)驗(yàn)犬體內(nèi)，但這只犬僅存活了90分鐘。

發(fā)展至今，人工心臟的類型大致包括機(jī)械人工心臟、混合式人工心臟和生物人工心臟等。目前在醫(yī)院里為患者植入的“人工心臟”，幾乎都屬于精密的機(jī)械裝置，而“生物人工心臟”仍處于實(shí)驗(yàn)室研究階段，尚未進(jìn)入臨床應(yīng)用。

此次，科研人員研發(fā)的這顆1厘米+的“生物人工心臟”用了什么高科技？答案是，誘導(dǎo)多能干細(xì)胞器官培養(yǎng)技術(shù)。

誘導(dǎo)多能干細(xì)胞器官培養(yǎng)技術(shù)已經(jīng)出現(xiàn)很多年（2006年誕生），發(fā)展至今，科學(xué)家利用這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)成功培育出腦、肝、腎、肺、腸道等多種類器官。

多能干細(xì)胞就像是我們身體的“萬能種子”，它擁有分化成人體幾乎所有類型細(xì)胞的潛力，理論上可以發(fā)育成身體里的任何器官。就像一顆種子需要不同的土壤、陽光和水分才能長成特定的大樹或花朵一樣，科學(xué)家需要為多能干細(xì)胞精心設(shè)計(jì)一套復(fù)雜的“培養(yǎng)說明書”（即特定的生長因子和培養(yǎng)環(huán)境），才能引導(dǎo)它一步步變成我們想要的器官。

成年人的心臟大約有自己拳頭那么大，而這顆1厘米的心臟類器官可能只相當(dāng)于一顆藍(lán)莓的大小。別看它小，從全球來看，這顆“迷你心臟”還真是牛：

一是尺寸突破。從微米級躍升至厘米級，相當(dāng)于從“芝麻?！避S為“葡萄”大小，較國際同類成果體積增大近百倍，是目前世界上該技術(shù)類別尺寸最大的“生物人工心臟”。

二是成本暴跌。傳統(tǒng)人工類器官就像一株珍貴的花草，必須用昂貴的血清“喂養(yǎng)”才能存活。這顆迷你心臟是運(yùn)用了最新研發(fā)的特殊營養(yǎng)液，成本很低，卻也能起到血清的效果。

三是功能逼真。在營養(yǎng)液中自主跳動(dòng)，甚至能模擬真實(shí)心臟的電信號傳導(dǎo)，未來有望投入臨床應(yīng)用。

這項(xiàng)研究成果在《自然-生物技術(shù)》發(fā)表，評審意見指出“中國團(tuán)隊(duì)首次證明厘米級器官自組裝的生物學(xué)可能性，為復(fù)雜器官體外培育提供了全新范式”。諾貝爾生理學(xué)獎(jiǎng)得主托馬斯·蘇德霍夫評價(jià)：“這項(xiàng)突破將重新定義人類對抗疾病的邊界。”

一心難求，數(shù)萬人的“換心”之路阻且長

當(dāng)這顆人工心臟在實(shí)驗(yàn)室跳動(dòng)時(shí)，全球仍有數(shù)萬患者在等待心臟移植。

據(jù)世界心臟病聯(lián)盟發(fā)布的《世界心臟報(bào)告2023》顯示，全球心衰患者已達(dá)6400萬。而在我國，這一數(shù)字也在逐年增長，據(jù)中國心衰中心聯(lián)盟的數(shù)據(jù)推算，我國心衰患者超過1200萬。

當(dāng)心衰發(fā)展到終末期，心臟移植是患者最后的“救命稻草”，但這根“稻草”并不容易抓到。供體短缺、排異反應(yīng)、倫理爭議，像三座大山壓在心臟移植領(lǐng)域。

供體荒：供體心臟嚴(yán)重短缺，就像在沙漠里找水源，很多患者在漫長的等待中失去了生命。全球每年約有200萬人需要心臟移植，但僅有約8000例器官捐獻(xiàn)。根據(jù)中國人體器官分配與共享計(jì)算機(jī)系統(tǒng)（COTRS）數(shù)據(jù)，2023年中國登記等待器官移植的人數(shù)超過14萬，心臟移植年手術(shù)量不足800例。

排異痛：雖然心臟移植手術(shù)本身成功率高達(dá)90%以上，但患者要面臨感染、排異反應(yīng)等各種并發(fā)癥的威脅，就像在懸崖邊走鋼絲。

倫理劫：異種移植（如豬心臟）面臨物種病毒傳播風(fēng)險(xiǎn)，機(jī)械心臟則需外接設(shè)備，患者生活質(zhì)量大打折扣。

如果能用自己的細(xì)胞造出一顆專屬心臟，是不是就能徹底告別“等心焦慮”了？

未來“換心”或成“換零件”級操作？

上海團(tuán)隊(duì)的成果，讓“生物人工心臟”從實(shí)驗(yàn)室走向臨床的步伐加快。

想象一下，我們要造一艘能跨越太平洋的巨型郵輪。我們不會(huì)一開始就直接去造船廠焊接鋼板，而是會(huì)先在一個(gè)安全、可控的水池里，制造一個(gè)等比例縮小的、但結(jié)構(gòu)和功能完全模擬真船的精致模型。通過測試這個(gè)模型，我們能發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)缺陷、測試抗風(fēng)浪能力、優(yōu)化內(nèi)部系統(tǒng)。這顆“迷你心臟”，就是這樣一個(gè)用于醫(yī)學(xué)研究的、無比珍貴的“心臟模型”。

“生物人工心臟”的應(yīng)用場景潛力巨大，主要在于兩方面：

一是藥物試驗(yàn)，告別“小白鼠”，用“迷你心臟”精準(zhǔn)測毒。

傳統(tǒng)新藥研發(fā)需用動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，但物種差異常導(dǎo)致結(jié)果“翻車”。“生物人工心臟”可模擬真實(shí)人體反應(yīng)，未來或成為藥物毒性測試的“金標(biāo)準(zhǔn)”。這樣的話，以后的藥企廣告是不是要改為“本藥通過中國心測試”？

二是器官移植，自體細(xì)胞造心，解決排異問題。

用患者自身血液培育的心臟，基因完全匹配，理論上可以實(shí)現(xiàn)“零排異”，且沒有倫理問題，許多如今的不治之癥，以后都有被治愈的可能性。

“生物人工心臟”仍需跨越多重關(guān)卡

厘米級心臟如何與成人血管系統(tǒng)無縫對接？心肌收縮力能否滿足身體需求？如果未來可“定制”器官，是否會(huì)引發(fā)“器官交易”黑市？初期技術(shù)費(fèi)用高昂，如何避免“富人續(xù)命，窮人等死”的爭議？在科技狂飆下，人們不得不冷靜思考諸如此類問題。

從1967年世界首例心臟移植，到如今全球最大尺寸“生物人工心臟”問世，人類用半個(gè)多世紀(jì)證明了：對生命的敬畏，是科技突破的終極動(dòng)力。

從今天開始，少做一些“傷心事”，多一份對心臟的關(guān)愛。科技正在為未來創(chuàng)造希望，而我們當(dāng)下的選擇，則決定著那顆真正屬于我們的心臟能跳動(dòng)多久、多強(qiáng)。

參考資料：

[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]江文詩,等.中華移植雜志（電子版）.2019;13(1):28-33.