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擁有人腦的老鼠?人腦類器官首次成功移植到其他物種

李紀潔、羅鴻
・2018/05/30 ・2856字 ・閱讀時間約 5 分鐘 ・SR值 528 ・七年級

索爾克研究所(Salk Institute)科學家手中的小鼠外表和行為就跟牠的同類一模一樣,除了······頭上有特製玻璃覆蓋著開洞的頭殼,以及腦中植入了人類的迷你腦!

實驗中被移植的人腦類器官大小約碗豆一般,利用宿主的養分和血液讓它可以存活長達幾個月的時間。此結果刊登在4月的〈自然-生物技術(Nature Biotechnology〉期刊上,這也是第一次這是第一次科學家成功將人腦的「類器官」(Human brain organoid)移植入其他物種。

將人腦類器官組織(圖中綠色的部分)移植到小鼠組織當中;紅色的部分是神經元。
Credit: Salk Institute

科學家們看到這令人興奮的結果並不自滿,他們要緊接著使用這樣的系統去觀察人腦的發育,及測試類器官移植是否能應用在修補腦發育異常或損傷的部分。同樣使用人腦類器官以研究思覺失調症(schizophrenia)的紐約州立大學的神經科學家Michal Stachowiak特別評論道:

「這是科學技術上很大的進步,成為再生醫學中使用類器官的重要起點。」

什麼是人腦類器官?

科學家們在 2013 年利用幹細胞創造出最初的人腦類器官:這些類器官擁有類似胚胎時期的腦結構,同時能產生數種不同種類的腦細胞。而在進一步的調控下,人腦類器官在當時已能重現例如像是提摩西症候群Timothy syndrome)等神經發育疾病的病徵。研究員們認為類器官是個比實驗動物或細胞培養更為貼近實際人腦狀態的實驗模式(model),讓科學家能夠揭開人腦發育的秘密,並作為潛在療法和基因編輯的測試平台。

產生人腦類器官的大概步驟為促使人類幹細胞先分化成腦細胞,並讓他們長到幾毫米的大小形成類似於大腦有空腔的球狀結構。其中,類器官的腦細胞可以像正常的新生腦細胞從內而外遷移的方式(inside-out migration)形成類似腦皮質(cortex)的樣子,甚至具有完整的神經細胞電生理活性。

人腦類器官在培養下會形成3D結構,一顆類器官可能具有多個類似大腦的空腔球狀結構。人腦類器官可以形成神經幹細胞(綠色)和神經細胞(紅色)並座落在預期的發育區域。 圖 / 原始研究提供

但是人腦類器官要比擬真實的人腦仍是有極限的,當他們長到幾毫米大時,氧氣和養分便沒有辦法傳遞給最內部的細胞。

「在我們手中,類器官長到五週大後便停止生長了。即便使類器官撐到十週的時間,連最易取得養分的外層細胞也會跟著死亡。實驗也只能停止了。」本篇研究的通訊作者Fred Gage教授這麼說到。

因此,如果科學家要使人腦類器官能繼續成長到類似八個月大的胎兒腦結構,他們首先要克服的如何提供氧氣和養分給人腦類器官中每個細胞。而植入人腦類器官到老鼠的大腦中將能夠提供他們發育和成長所需要的一切養分!

老鼠成為培養人腦類器官的大功臣

首先,研究團隊準備在培養皿培養 31 到 50天的人腦類器官,接著他們移除了小鼠大腦的一小部分並將類器官移植到當中。這些人腦細胞已帶有綠色螢光蛋白的基因,所以科學家們可以透過老鼠頭上的透明窗口觀察移植的類器官。

人腦類器官移植簡圖和移植結果。圖 / 原始研究提供

在 200 多次的移植中,八成的實驗都在 12 周內長出了新的神經,包含了人腦皮層特有的區域、神經膠細胞像是星狀膠細胞(astrocyte)和神經幹細胞等等。最令人開心的是,移植 14 天後類器官幾乎都長出了複雜完整的血管以供應他們充足的氧氣和養分。這樣的環境足以上他們存活到 233 天,他們的形狀和細胞成熟的程度約莫等於新生胎兒的腦。

人腦類器官移植後可以看見血管生成,以供給細胞養分。圖 / 原始研究提供

這些移植的類器官也長出了作為生物腦中神經電線的軸突,不只延伸到小鼠的其他腦區中,還橫跨到了另一個未被植入的大腦半球中。人腦類器官和小鼠大腦的的神經連結相當的穩固,因此科學家們也能觀察到同步的神經活動。

人腦類器官能夠和小鼠的大腦形成突觸。白色訊號表示人腦類器官的樹突,綠色(hSyn)為人腦類器官軸突末端(axonal terminus),紅色(PSD95)則代表小鼠的樹突棘(dendritic spine),當綠色和紅色訊號重疊時表示該處有突觸生成。

科學家們使用顯微鏡觀測神經活性,可以觀測到人腦細胞具有自然同步放電等行為,且此網路在間隔三個月的觀測中仍可以維持一致。

「當神經同步放電,這表示他們不但有連結,還能互相溝通並形成網絡」這篇研究的第一作者Abed Mansour表示。

人腦類器官在鼠腦中可以形成穩固的神經網路。圖 / 原始研究提供

帶有人腦細胞的小鼠不一樣?

早在去年11月在Society of Neuroscience的年度會議上,此團隊已公開描述了他們的實驗。而生物倫理學家(bioethicists)紛紛問起:

「人腦類器官移植會不會影響老鼠的智商、意識以及他們的自我認同(identity)?」

人腦類器官移植會不會影響老鼠的智商、意識以及他們的自我認同(identity)?圖/pxhere

現在這篇發表的論文中明確地描述了人腦類器官是如何的嵌入到老鼠的大腦中,並同時回答了大家的一大擔憂:

至少就目前科學家所測試的實驗中,移植人腦類器官的老鼠看起來並沒有什麼不同,跟一般的實驗鼠相比也沒有比較聰明。

雖然有了人腦的植入,但是這些老鼠並沒有學的比較快。科學家們讓老鼠們在一個有 20 個洞的圓形平台上尋找能夠離開的通道,雖然人腦老鼠第一天犯的錯誤比較少,但是第二天測試後並沒有明顯的差異。

植入人腦類器官的老鼠在空間記憶上和控制組並沒有明顯差異。

對於動物行為的測試結果,Gage 認為他們仍然需要更多的實驗來驗證才能回答這些他人所提出的問題,並且也不排除除了此項行為測驗之外,人腦老鼠可能有其他的行為尚未被檢測出來。

雖然帶著人腦的老鼠乍聽之下有點科學怪人般的驚悚,但是本篇研究提供了一個嶄新的大腦發育模式,無疑是神經科學研究和再生醫學的一大福音。希望在不久的將來能夠看到此模式被應用於更多的科學研究上,並能讓更多為大腦疾病所苦的人帶來一線希望。

參考資料

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李紀潔、羅鴻
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來自陽明大學基科所的畢業生,喜歡神經科學、遺傳和演化的企鵝狂熱二人組。本來對科普寫作毫無興趣,在大學老師強烈遊說之下仍然無動於衷,畢業後卻意外開始在泛科學寫科普文章。興趣分別是畫畫和魔術方塊。目前兩人都在德國攻讀神經科學博士,分別專攻老化和神經再生、電生理和動物行為。

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器官移植新技術───37度保存三天的肝臟
Charlotte 熊_96
・2022/06/24 ・2697字 ・閱讀時間約 5 分鐘

哪些人會需要換肝呢?

需要換肝的族群年齡分佈大致上呈兩大族群,一邊是剛出生帶有先天疾病的小朋友,一邊是後天罹病的成年人[1]。譬如說小兒科會見到的膽道閉鎖,這些小朋友天生膽道就發育不良,膽汁無法順利排到膽管,而淤積在肝臟。如果不處置,會在數個月後快速進展成肝衰竭而有生命危險。

天生膽道就發育不良的小朋友,膽汁無法順利排到膽管,而淤積在肝臟。如果不處置,會在數個月後快速進展成肝衰竭而有生命危險。圖/Pexels

成年人需要換肝的在在台灣以前常見的是因為 HBV 或 HCV 造成的猛爆性肝炎,現在可能就屬肝癌、酒精性肝炎、非酒精性脂肪肝炎、藥物中毒等最為大宗。依照巴賽隆納小細胞肝癌(hepatocellular carcinoma)治療指引[2],在肝功能還未受損太嚴重時,若腫瘤數目、大小、位置理想,肝癌病人是可以接受換肝手術,「治癒」肝癌的。這比起許多以延長幾個月的餘命為目標的癌症治療而言,是很難得的。

台灣其實是特例?國際肝臟移植的現況

據衛福部 2020 年統計數據,台灣 2005 至 2018 總計執行了 6211 例的肝臟移植,其中活體肝臟移植就佔了其中的 4915 例[3]。所謂的「活體」移植就是在幾乎相同的時間內,兩個開刀房、兩組醫護人馬,同時開刀,一邊把受贈者有問題的肝臟取下,一邊把捐贈者的部分肝臟擷取,最後接到受贈者體內。這也常常躍升至媒體,如「捐肝救父」、「捐肝救子」的佳話。

活體移植不僅考驗主刀者的技術、也考驗醫護團隊的默契。開刀只是其中一關,開刀前的配對、開刀後的術後照顧、抗排斥治療等等,皆是重重的考驗。不過台灣日本等國家活體移植的盛行,其實是國際移植界的特例。

台灣活體移植的盛行,其實在國際移植界是特例。 圖/envato

活體移植牽涉到的倫理議題,也讓台灣目前活體移植只限於親屬。若非親屬捐贈,則只能排隊,等意外死亡者的肝臟捐贈。所以在國際上行之有年、且更常見的其實是大體捐贈,一般上會是來自因意外或因疾病而腦死的病人。

肝臟從捐贈者體內被取出後,會在 2-5°C 的液態保存液中暫存,並且在數小時內必須移植到受贈者體內。這黃金數小時,是沒有血液灌流的,換句話說,肝臟組織無法有效率的得到生存所需的氧氣,以及排泄代謝廢物,所以一般來說會把這段黃金時間限縮在 12 小時內。如果算上捐贈肝臟組織的運輸以及兩個手術(捐贈以及受贈者)的時間,整個移植是一個跟時間賽跑的過程。如果到目前為止,這個任務還不夠艱鉅的話,我們可以看看美國的統計數字。

在美國大約有 17,000 人在等肝臟捐贈,但實際上每年只有約 6,500 個肝臟被捐贈[4]。所以肝臟捐贈目前還是非常短缺的,而需要換肝的人在等待過程中,存活機率也一點一滴的流失。

全新的方向:瑞士的跨領域研究

在大體捐贈以及活體移植各有其限制的狀況下,一組在瑞士的人馬開始了一個全新的肝臟移植方式[5]。這群人結合了工程、生物化學以及醫學專業,一起研發了一台機器,可以在體外模擬許多類似人體內的環境,讓肝臟在移植過程中,有最小的轉換過程。可能的環境衝擊包括溶血、血行動力學不穩、溫度控制、血糖控制、肝醣消耗、以及物理壓力造成的組織壞死。而在今年,他們發表了第一個使用此機器的人體肝臟移植案例。

肝臟組織是來自一個 29 歲的年輕病人,因為腹部硬纖維黏液瘤(desmoid fibromatosis),併發長期感染以及敗血症,為了要控制病情而必須切除部分肝臟組織。一般來說,這樣的肝臟組織是不會再捐出去的,不只因為有腫瘤病史,而且又有進行中的感染,如果腫瘤細胞在受贈者體內繼續生長,或是感染持續進行,那麼受贈者的預後一定也很慘淡。但是這組瑞士人馬,在經過捐贈、受贈者兩方同意後,決定利用手術後剩下的肝臟組織。於是這個被取下來的肝臟組織,在肝門靜脈、肝動脈、下大靜脈、以及總膽管都被恰當的接到機器上後,就開始了這個神奇的體外之旅

一切的變因都盡量模擬體內環境,包括溫度(37 度)、血液灌流速度、脈衝式血壓,並且持續抗生素(因為捐贈者有細菌以及真菌感染)。三天後,這個肝臟再重回人體中,是位 62 歲的受贈者。

瑞士的跨領域研究團隊研發了一台機器,可以在體外模擬許多類似人體內的環境,讓肝臟在移植過程中延長保存時間。圖/Pixabay

這個嘗試特別的地方在於,雖然肝臟在體外保存了三天,卻沒有在大體捐贈常見的組織再灌流傷害(是指經過一段缺血的時間後,血管重新被打通,血液帶來充足的氧氣,但同時也產生很多自由基),這是只有活體捐贈才比較能看到的優點。而且可能因為肝臟先天免疫功能的保留,後續的排斥反應並不明顯,病人術後的抗排斥藥用量逐步地降低。與此同時,體外保存期間還可以持續治療,譬如在這個例子中的抗生素治療,讓一些本來無法使用的組織,變成可以捐贈的祝福。

肝臟移植的一線曙光光

雖然在台灣大體肝臟捐贈比較不常見,反而活體肝臟移植是比較盛行的做法,但活體移植仍存有道德辯證、危害健康捐贈者健康等等的疑慮。畢竟捐贈者一般都是健康人,而捐肝的大手術也是有一定的風險的。

在這個器官需求者眾、捐贈者匱乏的社會中,這個體外保存的技術絕對是一個令人興奮的新發明。只是就像任何新的醫學發明,臨床的資料需要長期而且大量病患的累積,才能有足夠的證據支持。這個幸運的受贈者已經持續被追蹤了一年,也許再五年、十年,再百個、千個病人,而有了世代研究,體外保存技術將會變成移植醫學的顯學。

在這個器官需求者眾、捐贈者匱乏的社會中,肝臟體外保存的技術絕對是一個令人興奮的新發明,幫助更多人。圖/Pexels

參考資料

  1. Kasper, D. L., Fauci, A. S., Hauser, S. L., Longo, D. L. 1., Jameson, J. L., & Loscalzo, J. (2015). Harrison’s principles of internal medicine (19th edition.). New York: McGraw Hill Education.
  2. Llovet, J.M., Fuster, J. and Bruix, J. (2004), The Barcelona approach: Diagnosis, staging, and treatment of hepatocellular carcinoma. Liver Transpl, 10: S115-S120. 
  3. 衛福部公布:我肝移植成功率逾八成高雄長庚雙冠王
  4. https://hospital.uillinois.edu/primary-and-specialty-care/transplantation-program/liver-transplantation/your-liver-transplant-options/cadaver-liver-transplant
  5. Clavien, PA., Dutkowski, P., Mueller, M. et al. Transplantation of a human liver following 3 days of ex situ normothermic preservation. Nat Biotechnol (2022).

Charlotte 熊_96
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著迷於世界的多彩,也希望帶給人對生命的熱愛。現任美國愛因斯坦醫學中心小兒科住院醫師,畢業於台大醫學系。目前最希望成為小兒心臟科醫師,也沒忘從高中就想去無國界醫生當臨時醫師的夢想。 https://www.instagram.com/charlottethesunbear/

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器官移植里程碑!豬心移植成功了,然後呢?
TingWei
・2022/02/13 ・4185字 ・閱讀時間約 8 分鐘

2022/3/10 更新: 雖然本次案例中的豬心移植並未發生超級排斥反應,可謂跨過一大門檻。有了豬心,甚至讓貝內特得以回家與家人共度時光。但在進行手術兩個月後,他的病情仍舊惡化,近日報導傳出貝內特於 2022 年 3 月 8 日死亡。 目前確切的死因仍舊不明,尚待團隊發表調查結果。

新聞連結:https://www.bbc.com/news/health-60681493

2022 年 1 月,COVID-19 疫情陰影之下,器官移植的技術翻過了重大的一頁。美國馬里蘭大學宣布完成首例基改豬心移植人體的手術,至目前為止,患者尚未出現排斥現象,也創下心臟「異種移植」(Xenotransplantation)在人類身上成功的首例。

救人性命的「器官移植」面臨哪些挑戰?

細胞、組織、器官、系統,這是我們在學習人體構造的時候就耳熟能詳的層級概念。如果將動物體視作一個密切協作的機械,那麼各個器官就會像是其中的關鍵零件:心臟主要輸送血液到全身上下,肺臟從事氣體交換,腎臟將血液的雜質濾出製成尿液,肝臟則主司代謝調控身體中的各種物質。這些器官只要有一個失去功能,就會導致生物體的死亡。但既然是「零件」,現今的醫學已經可以在一定的程度上做到「更換零件」,讓生命延續下去──也就是「器官移植」。

圖/Pexels

在台灣,自從 1968 年台大醫學院李俊仁教授完成亞洲第一例活體腎臟移植手術,開啟器官移植的新頁迄今,器官的捐贈與移植已經一路擴展到心臟、肺臟、肝臟、胰臟、腸。雖然我們將器官移植比喻為換零件,然而實質上器官移植所要克服的難關,遠比機械換零件要嚴苛、複雜許多。

首先第一道難關,就是「器官排斥」。人體的免疫系統會辨識外來物質。在大多數的情況下,這些外來物屬於會讓身體生病的「病原體」,而免疫系統的工作便是不管是細菌、病毒、寄生蟲,一律加以攻擊,避免進一步感染。因此,移植時放入的器官,也會被免疫系統視作「外來物」攻擊。這樣的反應,就是一般所說的「移植排斥」(transplant rejection)或是器官排斥。

一般來說,器官移植之前,會進行幾項配對檢測,包括 ABO 血型、組織抗原(major histocompatibility complex,MHC)交叉試驗,以盡可能找到合適的配對、減少免疫反應發生的機率與嚴重程度 [註1]。而即使經過這些配對檢測,器官的受贈者也需終身服用「抗排斥藥物」免疫抑制劑,抑制原有的免疫反應,在器官排斥與外來感染間取得平衡。

此外,器官移植的另一道難關,就是如何取得合適的器官。隨著器官移植的技術發展,肝臟與腎臟尚有機會接受活體捐贈,但如心臟等器官,卻必須來自腦死判定的捐贈者,數量稀少且不穩定。以台灣 2020 年統計,共有 79 例心臟捐贈,然而全台等待移植者接近 200 人,許多患者只能坐等時間流逝,寄望大愛的遺贈能有機會降臨,拯救自己一命。

捐贈的器官不夠,以至於許多病人在等待的過程中逐步邁向死亡,這也是為什麼人們把腦筋動到其他動物身上,尤其是豬。

使用豬作為器官來源有哪些缺優點?

事實上,異種移植完全不是什麼新概念,人類利用動物製劑作為醫療材料已經超過百年。早在 1930 年代,我們就使用豬胰島素治療糖尿病;而使用豬的心臟瓣膜來修補瓣膜出現問題的人心,也已經有幾十年的歷史。然而,如前面所述,人與人之間的器官尚且有排斥的情況,更何況來自豬或者狒狒的器官,其表面的組織抗原跟人體差異更大,排斥反應會更劇烈、更難以抑制。

可是,使用豬隻作為器官來源,仍有許多優點。靈長類動物(如黑猩猩或狒狒)與人的親緣較為接近,但其飼養與繁殖相對於豬困難許多,而且靈長類多為保育類,存在更多倫理上的限制。此外,豬在生理與解剖結構上與人類足夠接近,扣除排斥的問題,豬隻的器官相當有機會勝任維繫人體功能的角色。

豬在生理與解剖結構上與人類接近,其器官有機會勝任維繫人體功能的角色。圖/Pexels

因此,長久以來豬隻基因改造(genetic modification, GM)的一個重要議題,就是如何使其更「人類化」,以避免排斥 [註2]。隨著對基因體表現的瞭解逐年深入,加上近十年來 CRISPR 技術發展,因應器官移植需求而打造的「基因編輯豬」,從科幻構想,一躍而成為發展中的現實。

使用 CRISPR-Cas9 培育出基因改造豬,登上 2017 年《Science》封面。圖/《Science》

現階段,有許多團隊都在發展供器官移植的基因改造豬,除了聯合治療公司(United Therapeutics)以外,還包括 eGenesis 研發的無豬內源性反轉錄病毒(PERV)豬、紐西蘭 NZeno 的迷你豬等,或許還有更多尚未浮現檯面的團隊。

第一例豬心移植可以告訴我們的事

2022 年 1 月 7 日,57 歲的大衛.貝內特(David Bennett)在馬里蘭大學醫學中心(UMMC)成功獲移植了一顆經基因改造的豬心,這顆豬心來自聯合治療公司旗下的生技公司 Revivicor 的基因改造豬。這個系列的基因改造豬有 10 個基因位點經過改造,其中剔除了 3 個豬原有的基因,以免引發人體免疫反應,然後加入 6 個人類基因,讓身體願意接受外來器官,最後一個改造則讓豬心不會對生長激素持續反應,讓心臟可以維持在人體所需的大小。

在此之前(2021 年),紐約大學朗格尼醫學中心(NYU Langone Medical Center)曾將同系列豬隻的腎臟接到兩位已被判定腦死的病人身上,確認了豬腎可以在人身上運作,不但沒有發生排斥反應,而且代謝運作良好。相關研究人員曾進一步向美國 FDA 申請進行豬心的臨床試驗,但是遭到駁回。根據馬里蘭大學醫學中心移植小組外科醫師曼蘇爾.莫希丁(Muhammad Mohiuddin)的說法,團隊被要求先完成 10 次豬心移植到狒狒身上的實驗,才可以進一步進行人體試驗。以靈長類動物如狒狒作為移植模型,以瞭解潛在的副作用與改進之道,是這類研究常見的作法。2000 年國際心肺移植學會(ISHLT)曾提出綱要,認為接受移植的靈長類動物需有 60% 存活超過 3 個月,存活個體至少 10 隻,且顯然有機會繼續活下去,才能考慮進入臨床試驗。

然而,貝內特的特殊狀況讓此次的豬心移植成為可能。貝內特患有心律不整,無法外接機械式的心臟輔助裝置,加上有過不遵醫囑的醫療紀錄,使其獲准得到心臟的機會微乎極微 [註3]。而貝內特的心臟狀況若不移植就只能等死,因此 FDA 特別通過了本次的豬心使用。貝內特獲得的是死中求生的機會,而對研究人員來說,則是獲得了豬心在人類患者身上如何運作的臨床資料。

使用靈長類動物進行研究一舉,讓科學家獲得許多異種移植的重要資訊,比如從針對狒狒的研究中,獲得了不少異種移植的用藥資訊,更發現早期接受移植的狒狒,都由於豬心快速生長而死亡。然而,許多研究人員或許已經非常期待將動物實驗逐步轉向臨床,因為將豬心放到健康狒狒身上所得到的數據,仍與重病纏身的人類有很大的不同。無論是免疫或藥理方面,研究人員當然更希望獲得與人體有直接關聯的資訊。

豬心移植創下先河,進入臨床仍待研究

然而,要看到豬隻的器官正式被納入臨床移植使用,恐怕還有許多問題有待釐清。這些問題包括(但不限於)使用異種器官潛藏的感染風險,縱使這些基因改造豬可以被養在高規格的飼養環境,避開一般豬隻帶有的病毒與細菌,豬隻基因體內的「內源病毒」對人體的風險仍有待釐清 [註4]。即使豬隻經過多種基因編輯,並且順利熬過異種移植的急性排斥期後,是否還有潛在的問題需要克服,目前尚無人得以逆料。

圖/Science

此外,隨著醫療設備近二十年的發展,使用血液透析(替代腎臟)或機械輔助設備協助血液運行(替代心臟)的方法亦越來越常見。或許,在等待豬心獲得臨床認可,加入器官庫的行列的同時,醫學技術亦會有所發展,使得器官需求不再如今日這般迫切。由於腎臟或肝臟可由活體移植、不似心臟需求極端迫切;因此肝腎兩者的異種移植研發進展或許將較為緩慢。目前,豬隻的器官移植還處在動物實驗的階段,尚未步入臨床,在人體的研究資料尚且闕如的情況下,相關單位應如何考量患者需求、判斷移植風險,亦將成為倫理與制度需要克服之一大考驗。

醫療技術進展,本就來自於在各種未知中承擔風險、勇敢做出前人未曾做過的事。我們感念這其中的各種參與者,不管是技術研發人員、受試者或是醫師的參與,也希望未來在器官移植的領域,能有更多的好消息,讓那些苦苦等待的人們,盡早獲得救贖。

註解

  1. 器官移植的排斥反應通常分成超急排斥反應(hyperacute rejection),發生在器官接上血管後的數分鐘到數小時內;急性排斥反應(acute rejection),發生在數周到一年內;慢性排斥反應(chronic rejeaction),發生在移植數月甚至數年之後。因此貝內特此案例之「成功」僅代表現階段並未發生排斥反應,且豬心基本上可在人體運作,未來是否可能發生慢性排斥反應尚未可知。
  2. 異種移植的排斥反應通常更劇烈也更複雜。
  3. 器官移植排序的規定各國、各州不同,有些地方的規範會考量患者遵循醫囑的程度或求生意志等。臺灣的規範可見財團法人器官捐贈移植登錄中心 – 附表(各器官分配辦法) 
  4. 2017 年已有團隊培育出內源病毒去活化的豬寶寶(詳見:豬隻器官移植新突破:CRISPR技術攻破了「豬內源病毒」的瑪利亞之牆!),但本次的移植豬心應無經過相關的處理。

參考資料

  1. 醫學與倫理:美國首例豬心器官移植面臨的三大倫理爭議 – BBC News 中文
  2. 全球首例!豬心移植人體手術完成,可望解決器官短缺問題 – INSIDE
  3. First pig-to-human heart transplant: what can scientists learn? (nature.com)
  4. In a First, Man Receives a Heart From a Genetically Altered Pig – The New York Times (nytimes.com)
  5. 豬腎成功移植人體,異種移植會成為救命稻草嗎? | GeneOnline News
  6. 《基因編輯大革命》: 「基因編輯豬」是器官移植新希望? The News Lens 關鍵評論網
  7. 豬隻器官移植新突破:CRISPR技術攻破了「豬內源病毒」的瑪利亞之牆! – PanSci 泛科學
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TingWei
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據說一生科科的生科中人,不務正業嗜好以書櫃堆滿房間,努力養活雙貓為近期的主要人生目標。

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拋開世俗枷鎖的科學先驅者:《科學詭案調查局》導讀——2021 台積電盃 青年尬科學/「科普書籍閱讀寫作競賽」優選導讀文
青年尬科學_96
・2021/12/26 ・2145字 ・閱讀時間約 4 分鐘

國小高年級科普文,素養閱讀就從今天就開始!!

台積電盃青年尬科學」是臺灣大學科學教育發展中心於 2012 年主辦「青年尬科學」競賽,自 2013 年起獲得台積電文教基金會贊助。期望藉由競賽提升 15 至 18 歲、國三到高三青年的科普表達能力。

本文為 2021 台積電盃青年尬科學/「科普書籍閱讀寫作競賽」優選導讀文,為盡量完整呈現學生之作品樣貌,本文除首圖及標點符號、錯字之外並未進行其他大幅度編修。

  • 撰文:呂宇迪|國立師大附中

世界上總存在著一些想法,過於創新,在我們眼中難以理解。但不可否認,有許多我們早就習以為常的科學觀念,在當時的時空背景下,竟與世俗觀念相違背,並遭受唾棄。那麼換個角度想,有沒有可能現在我們不屑一顧、充滿爭議的研究主題,也將在未來成為普遍且廣被接受的理論呢?

华沙, 尼古拉斯·哥白尼, 纪念碑, 雕塑, 贝特尔·托瓦尔森
哥白尼臨終前發表了《天體運行論》,被當時的神學勢力斥為異端邪說,卻被後世認為是現代天文學的起點。圖/Pixabay

與死亡相伴,在倫理的邊界工作——法醫

本書作者曾提到:基於自身的好奇心,她到了全美最大的法醫事務局,參加一場凶殺調查的專題研討會,並參觀了許多屍體解剖檢查的經驗。在這之中,迎面而來的屍臭和慘不忍睹的屍體令她印象深刻,卻也驚恐萬分,但反觀同行的法醫卻表現得冷靜又深思熟慮,即便是旁人看來再噁心的事情,也不曾見他們皺一下眉頭,彷若清楚地知曉如何善盡自己的工作義務,就是查清屍體的死因為何。這使我想起文藝復興時的藝術家與科學家,在宗教明文禁止的情況下,仍然秘密進行不為人知的屍體解剖,只為一探在當時不被神學接受的人體內部構造。看似違背當代的規範,卻為後世留下不朽的曠世巨作和醫學基礎。

在埃及、瑪雅等許多傳統習俗中,會在死者去世後保留其屍體,不僅僅是因為宗教,也表達了生者對於亡者的懷念。也有如同西藏的天葬,他們認為人死了就應該回歸大自然,讓禿鷹啃食屍體。儘管不同宗教、習俗在對待逝者有不同的方法,但無非都是為了緬懷祂們,並祈求亡者的靈魂在死後也能受到完善的對待。

傳統的中華文化是屬於在下葬前讓屍體保持完整的那一類,因此,許多人對屍體解剖還是充滿著恐懼與不解。我們往往認為法醫和科學家解剖屍體的行為是在褻瀆死者。但在我看來,他們非但沒有對死者不敬,反而還使死者的生命得以安息。試想,若不是為了查明凶殺案的原委,還死者與家屬公道,有誰願意每天在衣服上染下不可抹滅的鮮紅刻印?若不是為了查清難以辨認的疾病,給予生者與亡者真相,有誰願意每日沉浸在福馬林的刺鼻味中,用區區肉身遺留的線索去探索死者生前的故事?假使有天,意外驟降在我們身上,離去之際,竟有人認真尋找我們生命終結的原因,用真相給予摯愛的家人們接受的動力,那麼其實法醫與科學家並非褻瀆死者,而是最尊重死者的一群,是最撫慰人心的一類。

更換了身體後,我還是同個人嗎?——器官移植技術

另一則故事是一位叫卡納維洛的神經外科醫師,取得脊髓性肌肉萎縮症的病患之同意後,想要進行頭部移植手術,雖然手術過程困難重重,至今仍無法進行,但卡納維洛和他的團隊在前幾年成功移植了死者的頭顱,為這項不可能的任務帶來一絲希望。但這項挑戰無異於開啟了禁忌的大門,也引起了許多爭議。贊成的人認為腦部移植與其他的器官移植無異,都能拯救生命,卻慘遭世俗的批評。反對者不乏宗教團體和學術機構,他們認為此已完全違反了倫理道德。長久以來,器官移植飽受爭議,不僅僅是因為手術風險高,更是因為觸犯了人體禁忌。試想,當我們看到至親至愛的四肢或器官在他人身上,就足以令人感到難受和思念,更遑論頭部移植?況且,接受頭部移植的人,是否還能保有原來的自我意識呢?

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器官移植雖能拯救生命,但也挑動著倫理道德的底線。圖/Pixabay

科學發展和傳統倫理道德本就相互牴觸,傳統倫理總會因科學發展而更新,但若科學發展太過迅速,又會受到倫理道德的牽制。當年哥白尼提出日心說,雖被視為異端,慘遭迫害,但卻在百年後成為探索宇宙的基本常識。曾經有人質疑蘋果手機,但它卻變為人們不可或缺的生活物品。由此可知,人們總是趨於待在舒適圈,並對不可思議、超乎常理的想法感到疑慮,殊不知所謂的舒適圈,或許也是前人們眼中「超乎常理」的事物所發展成的。但現實層面中,科學進展也常與傳統倫理道德產生衝突,就如同自駕車若發生事故,誰要負責?乘客?或是汽車公司?抑或是立法讓自駕車上路的政府?也因此,究竟是科學的發展太過新穎,還是傳統的倫理道德太過陳舊?我想,每個人心中都應有一把尺,時時刻刻尋找著兩者之間的平衡點。


作品評語

敘述通順,並將主題類推為科學與倫理間的衝突,觸及不少延伸議題,是很好的嘗試。


  • 書名:科學詭案調查局:離奇現象與噁爛實驗的科學研究報告
  • 作者:艾莉卡・恩格豪伯(Erika Engelhaupt)
  • 譯者:姚若潔
  • 出版社:大石國際文化
  • 出版年:2020
青年尬科學_96
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「台積電盃青年尬科學」是為提升高中生科學素養與表達能力的全國性競賽,自2013年起獲得台積電文教基金會贊助。 「科普書籍閱讀寫作競賽」:閱讀科普好書並撰寫導讀文。 「科學創意表達競賽」:撰寫科學影片報告並重新演示影片中的知識。