無需移植心臟 神奇「心臟補丁」也能救命

外科醫生喜歡說這樣一句話：對於遭遇心臟驟停的患者，時間就是生命。心臟依賴於冠狀動脈持續不斷輸送的氧氣才能存活，如果血氧供應遭到阻塞，心肌細胞就會在短短幾分鐘之內開始死亡。一般而言，除非醫生能在一小時之內消除血管阻塞，否則將會有多達10億個心肌細胞不可逆轉地凋亡。

僥倖經歷心臟停搏而不死的幸運患者也會出現永久性心力衰竭。單在英國，心力衰竭患者就有45萬人之多。然而，心臟停搏後5年生存率卻只有50%。"他們的心臟功能非常衰弱，無力承受足夠的血流量，最終以停止跳動而告終，"劍橋阿登布魯克醫院（Addenbrooke's Hospital）心臟病專家桑傑·辛哈（Sanjay Sinha）表示。

然而在未來五年內，再生性療法將提供另一種可能：那就是培育鮮活而不斷跳動的"心臟補丁"。

與皮膚、肝臟等其他器官相比，心臟的自我修複能力很差。心肌細胞每年的複製率只有0.5%，無力修複重大損傷。另外，心肌細胞死亡後，會被無生命力的僵硬疤痕組織所取代，意味著這部分心臟永久性地失去了功能。

目前，解決心力衰竭問題的唯一醫學手段是心臟移植。但是由於供體有限，英國每年只能做200例心臟移植手術。"每年，心臟健康的年輕人意外死亡的案例十分有限，因此我認為我們永遠不會有足夠多的供體，"辛哈說。"每年只有為數很少的心臟強健，適合移植的年輕人因為交通事故或者腦部外傷而死亡。"

另一個有希望的療法是乾細胞醫學。在臨牀試驗裏，科學家正在研究能否通過直接向心臟注射心肌性幹細胞（幹細胞可以通過誘導發育為各種人體細胞）而讓破損心臟重新肌組織化，幹細胞的來源是患者的血液或骨髓。

儘管這一療法已經成功再生了受損血管並促進了血液向心臟的回流，但是由於沒能解決主要問題（即，讓壞死的心肌細胞重新生長），因此它們對病人的收益非常有限。在注入心臟的幹細胞中，有95%沒能附著到心臟上，而是立刻被血流沖走。

為此，辛哈正在和劍橋大學幹細胞學院的幹細胞生物學研究小組一道共同研究另一種療法：心臟補丁。

這種不斷跳動的心肌組織只有2.5平方厘米大小，5毫米厚，在實驗室的小型培養皿中培育而成。心肌補丁是通過對血細胞重新編程，使之先轉化為一種特殊幹細胞，再轉化成人體任意一種細胞（例如心肌細胞、血管細胞和構成心臟外形的心外膜），然後生長一個月後而形成。科學家把單個心肌細胞放入一種特殊框架進行培育，最終生長成為真實心肌組織的外形。

"我們相信，心臟補丁有很大希望能夠與患者心臟實現自然融合。通過把不同種類的細胞組合在一起，讓它們彼此溝通，我們已經製作出了能夠跳動和收縮，具備完全功能的心肌組織，"辛哈表示。

"研究發現，胚胎發育過程中，心外膜和心臟之間會產生大量互動，因此心外膜細胞對於心肌細胞的協調發育具有重要的作用。"

辛哈目前正在計劃開展心臟補丁臨牀試驗，首先做小鼠和豬的動物實驗。如果一切順利，將在5年內開展第一例人體試驗。

持續跳動

他並不孤單。一個由斯坦福大學（Stanford University）、杜克大學（Duke University）和威斯康辛大學（University of Wisconsin）組成的聯合研發小組也正在開發心臟補丁。

和辛哈一樣，他們也正在計劃使用超聲波和MRI掃描定位心臟受損部位。根據損傷的形狀，他們將用3D打印機定制一塊任意大小和形狀的心臟補丁。然後，外科醫生將打開患者胸腔把補丁直接縫補到心臟上去，並連接現有靜脈和動脈。

"心力嚴重衰竭的病人會出現心臟膨大以適應損傷，在此情況下需要在不同部位修補好幾塊補丁，"合作研究計劃成員、威斯康辛大學再生生物學教授蒂姆·卡姆（Tim Kamp）說。"就像曲棍球膨大成為一隻大氣球或者籃球那樣。"

這種新療法的主要挑戰在於，如何通過讓新補丁和心臟實現電信號融合，從而讓二者能夠同時跳動。任何存在缺陷的電信號傳導都會導致出現異常心率。

"我們能通過外科器械把補丁縫到心臟上去，但不能強迫它們協調行動，"卡姆說。"但是我們希望它們能這樣。我們認為，像電波一樣通過心肌，向其發佈收縮命令的電信號也能讓新補丁以同樣幅度收縮。"

辛哈說，如果能夠攻克這一難關，心臟補丁技術就不僅能夠拯救無數生命，還能節約大筆資金。

在英國，心臟移植手術費用大約是50萬英鎊（69萬美元），包括住院費用。但是對於無法接受移植的成千上萬心力衰竭患者，持續性長期治療和定期住院的費用更加高昂。比較而言，當前心臟補丁療法的費用只需7萬英鎊（9.6萬美元）左右。

另外，由於心臟補丁是由患者自身的血液細胞為原料製成，接受心臟補丁治療的患者無需承受心臟移植手術併發症帶來的痛苦，例如長期服用免疫抑製藥物。"一個受傷的心臟是一個充滿敵意的環境，新組織很難存活，"卡姆說，"心臟補丁的優勢在於，它是為患者定制的，因此心臟不會排斥補丁組織。"

研究者說，新技術將改變全球以百萬計的患者的人生。

"心力衰竭會讓很多患者生存質量低劣，"辛哈表示。"你很容易感到精疲力竭，甚至沒法爬上客機舷梯。但是我們現在已經能夠製造鮮活的心臟組織，並讓它和患者之間完全沒有排斥反應。補丁細胞和原有心臟細胞將以神秘而奇妙的方式互相對話，共同協作。"

"未來幾年內，如果我們能進行更加細緻的研究，並且證實心臟補丁具有絶對安全性，我們就能幫助成千上萬的心臟病患者重新獲得美好的人生。"

（BBC）大衛·考克斯 （David Cox）