<font color=green><b>A　生長因子</b></font>
　 
　　早在1965年，加州大學洛杉機分校Marshall R.Urist發現：如果動物接受了粉
末骨移植，會形成新的骨組織。這一事實暗示在骨粉末中含有某種或某些促進骨
形成的因子。這種因子果然被鑒定和分離出來，并被命名為骨形態發生蛋白
（BMPs），之后，該因子的相應基因也得到鑒定，這使得許多公司能夠用基因重
組技術在哺乳動物細胞系中大量生產這種有用的蛋白質。 

　　把骨形態發生蛋白（BMPs）涂抹到骨頭斷端就可以有效的促進新骨發育。位
于馬薩諸塞州大創新生物公司在最近的一項臨床試驗中顯示，BMP-7的治療效果
與從患者自身其他部位截下骨頭進行移植的療效一樣好。 

　　然而，我們必須承認的是，除了少數幾種組織 的相應生長因子得到鑒定
外，大多數器官組織的生長因子還知之甚少，尤其是像心、肝、肺等復雜器官，
它們的發育肯定需要多種因子在合適當時間，合適當地點，以合適的濃度分別進
行作用。這一系列“合適”使得要人為地完成這個過程顯得異常艱難。 

　　密執安大學Jeffrey F.Bonadio,Steven A.Goldstein等研究者想出了一種
有趣的方法，能夠明顯地延長生長因子的作用時間。他們不直接注入生長因子，
而是插入編碼這些因子的基因，通常用質粒為載體。當周圍的細胞攝取質粒后，
就會按照這個基因為模板合成因子并釋放出來，這樣，生長因子就源源不斷地在
局部產生。不過，隨著最終質粒的降解，產物也停止合成。這實際上是把基因治
療的概念與組織工程融合在了一起。這個技術使我們有可能通過控制細胞何時吸
收基因，并在不同時間釋放多種基因以促進組織分階段形成等手段，最終精確地
控制器官形成。 


<font color=green><b>B　血管</b></font>
　 
　　培育任何器官組織都要面臨一個共同的問題，那就是血管形成。如果組織厚
度很薄，尚且能夠通過周圍營養液的滲透來進行新陳代謝 。但只要超過幾毫米，
就需要血管來提供養料（軟骨組織對這個要求可以適當地放寬些，因為它對營養
的需求不高，這對于組織工程來說是個優勢）。 

　　與此同時，血管自身也是一種多組織復合物，它的發育需要多種血管生長因
子的刺激。具有諷刺意味的是，Folkmam等人研究血管生長的初衷并非刺激新生
血管的形成，而是希望能夠用特定的分子來抑制血管發育，從而餓死腫瘤組織。
基因治療師、組織工程師則充分將這項成果應用于癌癥治療以外的領域，前者把
攜帶有血管生長因子的基因轉導入局部缺血處來治療心肌梗塞或是下肢靜脈栓塞
（見基因治療一節）；而后者則將其應用于器官再生。 

　　新組織可通過兩條途徑完成血管形成。其一是在包容在載體中的生長因子的
刺激下，周圍的現存血管長入載體中，直到兩側長入的細胞相互交融而形成完整
連續的血管。另一個辦法是在載體里種入血管內皮細胞，細胞將在載體中分裂向
外生長，最終和周圍現存的血管融合。 

　　但是，如果移植部位的血管已經因為嚴重的創傷或者癌癥治療而損壞，新生
血管就無法在此處形成。遇到這種情況，就得先把工程組織臨時移植在身體其他
部位，等到血管已經長入新結構后，再將其移植到正確位置。賴斯大學生物工程
系的Mikos與M.D.Anderson癌癥中心的Miller已經在用這種“借巢孵卵”的方
法為修復外科手術制備血管化骨。比如，口腔癌患者的嘴周圍由于接受放療而損
壞了對頜骨的血供，此時可把頜骨暫時連接到髖骨上進行生長，等到完全血管化
后再移植回去。 


<font color=green><b>C 　載體</b></font>　 

　　收集得到的組織細胞在體外培養基中增殖一段時間后，通常要將其置于一個
載體里，然后將載有細胞的載體一起移植到傷口處，細胞在此處繁殖，重組成新
的組織。而載體的基本特征之一就是能夠生物降解。因此在新生組織不斷形成的
同時，載體亦適時地開始降解，直至完全被自然的新器官取代。 

　　事實上，載體除了擔當傳送細胞的角色外，還要為組織的形成維持一個空間
構形并引導其結構發育。 這就要求制造載體的材料不僅能夠精準地確定工程組
織的外觀形狀和尺寸，調控與材料接觸的細胞功能，而且在其完成任務后，適時
地降解，退出舞臺。 

　　目前應用于組織工程的載體，其材料基本上有兩種類型：一是人工合成材
料，這種材料在制造過程中容易控制它們的強度、降解速度以及滲透性能等許多
物理參數；二是天然材料，它的優點則在于更容易使細胞附著上面。 

　　但與其反反復復權衡這兩種材料孰優孰劣，不如嘗試將兩類材料的優點綜合
起來。例如，有科學家正試圖把RGD（用構成它的三種氨基酸的首字母縮寫而
成）添加到傳統的載體材料中，因為在自然狀態下，許多類型的細胞都要通過
RGD附著到纖維連接素上，因此，包含RGD的載體能夠為細胞提供更加自然的環
境。 

　　另一些研究者正在研制能夠滿足其他特殊需要的載體，例如培育神經組織需
要能夠導電的材料；或者制造能迅速膠化的材料可用來填充斷骨。 

　　不過嚴格地講，這一生物學與材料學的融合只是為了彌補我們對生物認識的
不足。我這樣說的理由是：在生物體器官正常的發育過程中，各種組織細胞總是
能夠自然而然地形成預定的形狀和功能，卻沒有任何可見的模具來約束。從理論
上講，如果能夠完全知曉某種器官組織的發育規則，我們就沒有必要再去研究載
體，甚至可以在體外生成完整的器官，讓患者真正享受隨到隨換的醫療服務。 


<font color=green><b>橫空出世的胚胎干細胞</b></font>

　　我是學醫出身，我至今還清楚得記得醫生和病人要獲得一個新鮮的器官是多
么困難。曾經有一個患尿毒癥需要接受腎移植的病人焦慮地等待了幾個月，終于
盼到了好消息：千里之外的某地，有個即將行刑的死刑犯愿意在死后捐獻出器官。
為了這個寶貴的腎臟，醫院派了兩名醫生在行刑當天早晨乘飛機前往，取下腎臟
后立刻返回，一到醫院隨即于當天晚上馬不停蹄地開始移植手術。 

　　這就是獲得一個器官的情形，給我的感覺更像是驚險電影里史泰龍正在拆除
一顆倒計時的定時炸彈。而在這里充當定時炸彈的正是那只離體后的腎臟，因為
原則上說，器官離體時間越長，受到的損傷越大。所以醫生只有爭分奪秒盡可能
快地進行手術。如果說這和驚險電影還有什么不同的話，那就是史泰龍總能在秒
鐘指向最后一秒的時刻拆除炸彈，結果皆大歡喜，而移植手術又哪有這么幸運
呢？ 

　　不過這種情形當我們站在幾十年后的角度來看就顯得那么原始。此時，醫院
里有立等可取的器官供患者選用；另一種可選方案是由組織工程師從患者的皮膚
或者其他什么部位取下一丁點細胞，并將它們注入去核的卵細胞中（關于卵細胞
的來源問題，后面將詳細地談到），然后以電擊激活這個雜和的卵細胞，使之開
始分裂，這和克隆多利的初始過程完全一樣，但隨后的步驟便分道揚鑣了，當這
個卵細胞發育成早期胚胎時便將其停止，組織工程師從胚胎上取下胚胎干細胞，
給它施以營養以及特定的生長因子，它就會在因子的指導下形成所需的器官！ 

　　一向以嚴謹著稱的科學家之所以敢做這樣近乎神奇的預測，是受到近兩年組
織工程所取得成就尤其是成功分離出胚胎干細胞的鼓舞。在1998年11月的《科
學》雜志上，威斯康星大學的湯普森向世人證明：他們已經分離出了胚胎干細
胞。并且，將這種細胞移植到小鼠皮下后，形成了各種各樣的組織類型，例如
骨、軟骨、肌肉和神經。事實上，胚胎干細胞幾乎能夠發育成人體內的任何組
織。 

　　與此同時，其他一些機構也在進行著類似的研究。例如，約翰·霍普金斯大
學的Gearhart通過培養人胚胎睪丸和卵巢組織，分離得到了類似的細胞。 

　　其實就胚胎干細胞本身而言，并不是什么新鮮事物。早在1981年，研究者
就已經從小鼠早期胚胎（此時的胚胎稱為胚泡）里獲得了胚胎干細胞。當把胚泡
置于培養皿里，胚泡內層的未分化細胞經培養后就能形成胚胎干細胞。只要提供
足夠的養料，這類細胞就可以無限增殖，而一旦將其回注入小鼠胚泡中后，它們
就會在生理信號的影響下，開始向各個方向分化，最終能夠發育成幾百種組織類
型的任意一種。 

　　盡管人們一直深信這種胚胎干細胞也能從人體胚胎中得到，但直到1998年
2月，才由湯普森等人首次在培養液中培養出來。 

　　難怪湯普森對此興奮不已，說：“我們分離出的干細胞具有締造一切生命的
能力，并且它們永遠不會死亡，它們的發展前途不可限量。” 


<font color=green><b>關鍵在于引導</b></font>
　 
　　具有發展成為各種組織類型的能力，并不等于說已經發展成了成熟的組織器
官。這就好像發現一個極具潛力的天才并不等于已經成為愛因斯坦一樣。 

　　這兩者之間還可以進一步做個比喻，那就是無論胚胎干細胞還是天才少年，
要想成為有用之才，都一定需要正確的引導。 

　　胚胎干細胞處于未分化狀態，并且能夠永生。與此同時，還有另外一種非正
常的細胞類型也具備這兩個特征，這就是惡性腫瘤細胞。事實上，當把由胚胎干
細胞所形成的混雜成團的各類型細胞注入成年小鼠體內時，的確會形成惡性的畸
胎瘤。因此科學家在將其用于治療之前，必須確保它們已經足夠分化，而不會淪
為有害的組織。 

　　可見如果缺乏正確的引導，其后果是多么可怕。 

　　而科學家的另外一些研究則向我們樹立了胚胎干細胞的正面形象。 

　　例如，貝恩等人用一種維生素A的衍生物視黃醛（這是視網膜上重要的感光
分子）處理小鼠胚胎干細胞，就促使它們形成神經元；類似地，哈佛醫學院的
Deacon及其同事把胚胎干細胞移植進小鼠腦內，發現這些細胞開始呈現出神經
元的典型形態。Meri Firpo等人的實驗證明：某些特殊的生長因子可以促使胚
胎干細胞演化出所有類型的血細胞。 

　　而體外的實驗表明：少數化學分子如視黃醛等，就能夠激活為某種類型細胞
所利用的那部分基因，并且與此同時抑制其向其他類型細胞分化。這似乎說明細
胞乃至整個胚胎分化過程中可能是由一些相對簡單的分子來控制，某些關鍵部位
基因的開關決定了以后整個細胞的分化方向。例如果蠅有一類基因突變，能夠使
果蠅頭上觸角部位長出腳來。這種腳與正常的腳形態相同，只是生長的位置完全
錯誤。由此可見：為數不多的基因產物就可以控制觸角和眼睛這一胚胎中相關細
胞的分化發育。 

　　這個事實可以進一步增強我們一個信念，即在體外控制細胞分化過程可能并
不像我們想像的那樣復雜。 


<font color=green><b>度身定制的器官</b></font>
　 
　　如何使移植用的細胞能夠被患者的免疫系統接受，而不僅僅是被患者本人的
意愿所接受，這是組織工程師長期面臨的一個難題。現行的做法大多是應用免疫
抑制劑使免疫系統屈服，但這樣帶來很多的負面效應：患者免疫力受損，導致其
對外來入侵物和機體內在突變的抵抗能力均有所下降，并且患者還必須終身支付
昂貴的醫藥費用。 

　　要使得移植用的細胞不被患者的免疫系統識別，科學家提出了兩種策略。 

　　一是創造萬能供體細胞。這需要破壞或改變胚胎干細胞中的許多基因，使得
細胞表面所有會被患者免疫系統識別為異物的蛋白質統統消除。從而形成能夠被
任何患者機體接受的萬能供體。 

　　另一種策略則完全是為患者單獨定制一個器官。研究人員取下患者的一點體
細胞，將它們注入去核的卵細胞中，然后以電擊激活這個雜和的卵細胞，使之開
始分裂，當這個卵細胞發育成早期胚胎時便將其停止，組織工程師從胚胎上取下
胚胎干細胞，這些細胞的遺傳物質與患者的完全相同。給它施以營養和生長因
子，它就會沿著預定的分化方向發育成所需的器官！ 

　　這兩種策略，前者需要從流產的胎兒中采集胚胎干細胞，后者需要有人提供
卵細胞。而這些細胞的來源問題均不約而同地遇到了倫理方面的難題。 


<font color=green><b>倫理難題</b></font>
　 
　　現今的生物技術之所以會引起人們特別強烈的倫理方面的關注，我想可能主
要出于以下兩點原因： 

　　其一，過去幾十年里，人們普遍對科學可能帶來的負面效應缺乏應有的重視，
以至于被科學這把雙刃劍狠狠地刺了一下，才猛然覺醒。至今，原子彈這個最明
顯的前車之鑒就像“頭懸梁”用的繩子，使人們稍有麻痹隨即驚醒，時刻對當代
科學，尤其是具有深刻影響的技術保持高度的警惕。 

　　其二，因為從來沒有一項科技像當前生物技術這樣對人類產生如此直接而深
刻的影響。其他科技改變的是人們生活的方式，而生物科技改變的是人們生命的
方式。這樣一門科技引起廣泛的倫理關注也不足為奇了。