用猪心和干细胞打造 “幽灵之心”，心脏移植的新方案

心脏病是全球死亡的主要原因。世界卫生组织估计，每年有17万人因此丧生，占全球死亡人数的9%。 

2023年3月，Doris Taylor在佛罗里达州那不勒斯举行的 2023 Imagine Solutions Conference上发表了关于幽灵之心和她创造它的旅程的演讲。以下是对对话问题的编辑回答。Taylor还出现在Guy Kawasaki的《Extraordinary People》播客中。

PART1 当今器官捐献面临的最大挑战是什么？

目前，需要心脏移植的患者需要加入候补名单，当其他人去世时，心脏就可以使用。因为没有足够的心可以四处走动，只有病重的人被列入候补名单。美国每天移植大约11颗心脏，一天有超过3人等待心脏。

即使器官移植成功，接受器官移植的人基本上将一种疾病换成其他医疗并发症和疾病。预防排斥反应所必需的有毒药物会导致高血压、糖尿病、癌症和肾衰竭，也会在情感、经济和身体上影响患者。约18%的人在移植后的第一年内死亡。

PART2 什么是“幽灵之心”？它是如何工作的？

幽灵之心是细胞已被移除的心脏，剩下的就是心脏组织框架。由于去除细胞会导致心脏从红色变成白色，其被称为幽灵之心。人类的心脏不能用作支架，Doris Taylor团队选择了猪心作为最佳代替。猪心在大小和结构上与人类心脏相似。两者都有四个腔室（两个心房和两个心室）负责泵血。既往已有很多来自猪心脏的结构（如瓣膜）安全用于人类。

为去除细胞，需用温和的洗涤剂轻轻清洗猪心脏的血管以去除细胞。然后，无细胞的心脏接种患者的细胞从而形成定制化心脏。

PART3 干细胞在创造心脏中扮演什么角色？

每建立1克心脏组织，需要十亿个心脏细胞。对于成人大小的人类心脏，则需要多达4000亿个细胞，但心脏细胞不能进行自我分裂。

然而，干细胞可以分裂形成心脏细胞。日本科学家山中伸弥博士发现成人皮肤细胞可以重新编程，使其表现得像胚胎或“多能”干细胞，能够发育成体内任何细胞，并因此于2007年获得诺贝尔奖。据此，科学家可以从一个人身上提取血液、骨髓或皮肤，并培养出可以变成心脏细胞的细胞，并利用像蜜蜂蜂窝一样的“纤维蜂窝”，可以在一周内从大约5000万个细胞增加到10亿个细胞。Doris Taylor团队采用这种方法来获得干细胞，然后将这些细胞培养成数十亿个。之后，研究小组使用化学物质将它们“分化”成心脏细胞，最终获得了数十亿个心脏细胞。

但当只是细胞活着并跳动时，它们不是心脏。要成为心脏，细胞需要被放置在一种形式中，使它们成为一个统一的器官，成熟并能够泵血。在人体中，这发生在发育过程中;我们必须在实验室中重现这种能力。

PART4 2022 年，一颗经过基因工程改造以减少排斥反应并提高接受度的猪心脏被移植到人类体内。为什么用猪心支架从头开始建造心脏更好？

首先明确一点：有心脏总比没有心脏好。异种移植（即非人类动物器官移植到人类体内的过程）为该领域的所有科学家打开了大门。

患者移植了经过基因编辑的猪心脏。添加了人类基因并去除了一些猪基因，但心脏仍然基本上由猪支架内的猪细胞组成。结果导致个人不得不服用抑制免疫系统的抗排斥药物。而且，医生不知道心脏携带一种猪病毒，最终在移植后两个月杀死了病人。

我相信这类问题可以通过幽灵之心来避免。我的团队从猪心脏去除猪细胞物质，只留下蛋白质结构和血管通道。这些蛋白质与人类支架蛋白非常相似，它们似乎不会引起排斥反应。

PART5 幽灵之心面临的最大挑战是什么？

Doris Taylor团队遇到了两个主要障碍。第一是培养细胞所需的时间和成本。

第二是使心脏在细胞被输送到心脏中后成熟，同时在没有任何抗生素的情况下保持无菌。实验人员和合作伙伴不得不在体外重建心脏，并建造相当于人造人体的培养环境，提供食物、温度控制、氧气和其他营养物质，以及血压和人工血流，我们称之为生物摇篮，将心脏放入生物摇篮中。实验人员必须训练未成熟的心脏细胞一起工作，诱导它们长得足够强壮以泵血;弄清楚如何在没有肺的情况下喂养它们并为它们提供氧气;并在没有免疫系统的情况下保持无菌。这是一项巨大的工程。

PART6 您如何看待30年后器官捐献的未来？

如今器官捐赠落后于需求。科学家们的目标是通过增加捐赠者的数量来改变这种状况，以及通过恢复那些无法使用的器官来提供更多的器官，并通过建立新技术来改变这种状况。事实上，器官移植是一个巨大的健康不平等问题。今天，器官移植系统使有色人种失败。例如，非裔美国人的心力衰竭发病率较高，但接受心脏移植的可能性较小。

随着科学的发展，科学家有机会使器官易于提供，并提供不需要昂贵抗排异药物的器官。

大多数人提前几个月到几年就知道他们需要移植。一般来说，目前美国白人等待心脏的时间约为一年，但非洲裔美国人的时间更长，而拉丁美洲人和亚洲人的数据则不太清楚。对于其他器官，等待可能是三到五年。这不仅是一个漫长的时间，而且是一个需要改变的不公平。

建立一颗心需要全年无休的努力。Taylor和专业团队以及协作单位有机会更早地建立心脏，并将心脏移植公平地从紧急程序转变为计划的医院手术。

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