心臟移植的數量太少 於是科學家想給心臟"打補丁"

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心臟驟停會導致部分心臟組織壞死，而死亡後的細胞就無法重新恢復生機。但是科學家們正在尋找扭轉這一局面的方法，並可能拯救成千上萬的人。

當某人心臟病發作時，醫生喜歡說，時間就是肌肉。心臟依賴於冠狀動脈持續提供氧氣，如果這些細胞的供養被阻斷，心臟肌肉細胞就會在幾分鐘內死亡。在許多情況下，除非醫生能在一小時內解除阻塞，否則超過10億的肌肉細胞將不可逆轉地壞死。

那些倖存下來的人往往也會留下永久性的心力衰竭後遺症。僅在英國，大約就有45萬人受此困擾。在心臟病發作後的5年內，50%的人可能會失去生命。英國劍橋阿登布魯克醫院的心臟病專家桑傑·辛哈（Sanjay Sinha）說：「最終，他們的心臟變得非常虛弱，以至於無法維持足夠的血液流動，直至完全停止。」

但在未來5年內，再生醫學可能提供全新的選擇：即培育出鮮活的、跳動的「心臟補丁」。挑戰在於，不同於我們的其他器官，比如皮膚和肝臟，心臟的自我修復能力非常有限。心肌細胞的複製速度僅為每年0.5%，不足以修復任何重大損害。取而代之的是，壞死的細胞被厚厚的堅硬疤痕組織所取代，這意味著心臟的部分功能不再發揮作用。

目前，對心臟衰竭患者唯一的醫療選擇就是心臟移植。但捐贈器官的缺乏意味著，每年在英國只能進行200例這樣的手術。辛哈說:「我認為我們不可能得到所需要的捐助數量，因為沒有成千上萬擁有健康心臟的年輕人死亡。只有少數死於交通事故或頭部創傷的人，他們的心臟仍然強健有力，可以用來做移植手術。」

幹細胞醫學可能提供另一種選擇。在臨床試驗中，科學家試圖從病人血液或骨髓中提取幹細胞，並直接將它們注入心臟以重塑受損部位，這種幹細胞可以發育成許多不同類型的細胞。雖然這些方法已經成功地幫助受損的血管再生，從而改善了心臟的血液流動，但在解決主要問題方面——損傷的心肌重生，它們的用處微乎其微。這是因為95%的注射幹細胞無法附著在心臟上，而是立即被血液所吸收。

但是，與劍橋大學幹細胞研究所的幹細胞生物學家們一起，辛哈正在研究稍微不同的想法——心臟補丁。這些微小的、跳動的心臟肌肉每個面積小於2.5平方厘米，有半厘米厚，生長在實驗室器皿中。經過一個月的培養，心臟補丁由血細胞重組，並形成特定的幹細胞，進而可以轉化為人體的任何細胞。在心臟衰竭患者中，它們會發育成心肌細胞、血管細胞以及心外膜（心臟周圍的膜）。

這些心臟細胞群隨後生長在特殊的支架上，並將它們組織成類似於真實心臟的器官組織。辛哈說:「我們相信，這些補丁將更有可能被自然地吸收到患者的心臟中，因為我們正在創造擁有完整功能的組織，通過將所有這些不同類型的細胞結合在一起，這些組織可以搏動和收縮。我們知道，心外膜細胞在協調心臟肌肉的正常發育方面尤為重要，因為研究表明，在胚胎髮育過程中，心外膜和發育中的心臟之間存在大量的互相轉換現象。」

辛哈目前正在準備試驗這些心臟補丁，首先是在老鼠身上，然後是豬身上。如果一切按計划進行，5年後他可能準備進行第一次人體試驗。

辛哈並非唯一進行心臟補丁開發的人。在美國，來自斯坦福大學、杜克大學和威斯康辛大學的科學家團隊也在合作努力構建心臟補丁。和辛哈一樣，他們設想了一種未來程序，通過超聲波和核磁共振成像掃描來確定心臟上的疤痕結構。根據傷疤的形狀，他們會用3D列印出任何形狀或尺寸的定製心臟補丁。醫生會打開患者胸腔，將補丁直接縫入心臟，與現有的靜脈和動脈相連。

威斯康星大學再生生物學教授蒂姆·坎普（Tim Kamp）說:「對於心力衰竭嚴重的患者來說，在整個心臟擴張過程中，需要在多個地方進行多次修補以修復損傷。它會改變形狀，有時像橄欖球，有時候又像氣球或籃球。」

這種方法的主要挑戰之一是如何將新補丁與心臟進行電整合，以確保兩者同步。任何有缺陷的電連接都會刺激異常的心律。坎普說:「我們可以用手術工具把補丁放在心臟上，但我們不能強迫它們結合。不過，我們希望他們能夠兼容。我們預期電信號會像波浪那樣穿過心肌，並告訴它以與新補丁同樣的速率收縮。」

如果這些挑戰能被克服，辛哈相信他們不僅可以拯救生命，還能節省更多開支。在英國，心臟移植手術費用約為50萬歐元(約合69萬美元)，包括住院治療費用。但是，對於那些無法接受移植手術的成千上萬的心力衰竭患者來說，持續的醫療護理和反覆住院的費用可能會更高。相比之下，目前估計心臟補丁治療的潛在成本約7萬歐元(約合9.6萬美元)。

此外，由於這些心臟補丁是用患者自己的血液培育的，所以接受手術的病人不必經歷心臟移植的併發症，比如高劑量的免疫抑製藥物。坎普說:「受傷的心臟處於高度發炎、充滿敵意的狀態，這種環境對新器官組織來說很難生存。而這些心臟補丁的優點在於，它們是病人專屬的，所以心臟不太可能排斥它們。」

研究人員說，這項技術可以改變世界上數百萬人的生活。辛哈表示:「心力衰竭可能會使人喪失大部分能力。你總是感到疲憊不堪，甚至無法爬上一段樓梯。但這是有史以來第一次，我們認為能夠重建真實的心臟組織，它和病人的心臟組織完全相同，細胞之間以神秘而奇妙的方式相互交談。如果我們能在接下來的幾年裡對它進行微調，確保它是完全安全的，那麼它就能幫助這些人重新過上正常的生活。」

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