2025-10-18 11:30:08
【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“心脏健康”相关话题时，上海能山生物的实验室里，一颗直径1厘米的“肉团”正在营养液中规律跳动。这不是科幻电影，而是全球首颗厘米级“生物人工心脏”的诞生现场。
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(zhì)20世(shì)纪(jì)中(zhōng)期(qī)，1957年(nián)第(dì)一(yī)颗(kē)人(rén)工(gōng)心(xīn)脏(zàng)问(wèn)世(shì)，医(yī)生(shēng)将(jiāng)其(qí)植(zhí)入(rù)一(yī)只(zhǐ)实(shí)验(yàn)犬(quǎn)体(tǐ)内(nèi)，但(dàn)这(zhè)只(zhǐ)犬(quǎn)仅(jǐn)存(cún)活(huó)了(le)90分(fēn)钟(zhōng)。
发(fā)展(zhǎn)至(zhì)今(jīn)，人(rén)工心脏的类型大致包括(kuò)机(jī)械(xiè)人(rén)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功培育出脑、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(tǐ)里(lǐ)的(de)任(rèn)何(hé)器(qì)官(guān)。就(jiù)像(xiàng)一(yī)颗(kē)种(zhǒng)子(zi)需(xū)要(yào)不(bù)同(tóng)的(de)土(tǔ)壤(rǎng)、阳(yáng)光(guāng)和(hé)水(shuǐ)分(fēn)才(cái)能(néng)长(zhǎng)成(chéng)特(tè)定(dìng)的(de)大(dà)树(shù)或(huò)花(huā)朵(duo)一(yī)样(yàng)，科(kē)学(xué)家(jiā)需(xū)要(yào)为(wèi)多(duō)能(néng)干(gàn)细(xì)胞(bāo)精(jīng)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(lèi)器(qì)官(guān)可(kě)能(néng)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”跃为“葡萄”大小，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(huàn)者(zhě)要(yào)面(miàn)临(lín)感(gǎn)染(rǎn)、排(pái)异(yì)反(fǎn)应(yīng)等(děng)各(gè)种(zhǒng)并(bìng)发(fā)症(zhèng)的(de)威(wēi)胁(xié)，就(jiù)像(xiàng)在(zài)悬(xuán)崖(yá)边(biān)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)，机械心脏则需外接设备，患者生活质量大打折扣。
如果能用自己的细胞造出一颗专属心脏，是不是就能彻底告别“等心焦虑”了？
未来“换心”或成“换零件”级操作？
上海团队(duì)的(de)成(chéng)果(guǒ)，让(ràng)“生(shēng)物(wù)人(rén)工(gōng)心(xīn)脏(zàng)”从(cóng)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(qù)造(zào)船(chuán)厂(chǎng)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”可模拟真实人体反应，未来或成为药物毒性测试的“金标准”。这样的话，以后的药企广告是不是要改为“本药通过中国心测试”？
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(zhēng)议(yì)？在(zài)科(kē)技(jì)狂(kuáng)飙(biāo)下(xià)，人(rén)们(men)不(bù)得(de)不(bù)冷(lěng)静(jìng)思(sī)考(kǎo)诸(zhū)如(rú)此(cǐ)类(lèi)问(wèn)题(tí)。
从(cóng)1967年(nián)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(jìng)畏(wèi)，是(shì)科(kē)技(jì)突(tū)破(pò)的(de)终(zhōng)极(jí)动(dòng)力(lì)。
从(cóng)今(jīn)天开始，少做一些“伤心事”，多一份对心脏的关爱。科技正在为未来创造希望，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.
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