如何将菠菜叶变成人类的心脏

菠菜对心脏有多种益处。菠菜富含纤维、维生素 A，以及细胞吸收营养所必需的分支血管。

这就是为什么伍斯特理工学院的生物工程师决定尝试在普通的菠菜叶支架上培育人类心脏细胞。而且成功了。他们在 2017 年 5 月的印刷版之前在《生物材料》杂志上在线发表了他们的研究结果。

当你观察菠菜叶时，你可能会看到一种深绿色的叶状结构，与蔓越莓干和苹果干并列。生物工程师看到的是叶脉。叶脉中央有一根茎，茎干边缘有较小的分枝，与心脏血管的生长方式非常相似。虽然菠菜没有血液，但叶子和心脏中的脉管系统的作用基本相同：输送营养。

很容易将循环系统想象成主要由大静脉和动脉连接成一个大环路。但也许该系统最重要的部分是毛细血管，这些微小的管道将血液输送到最后阶段，许多氧气和营养物质实际上就是在这里输送的。没有毛细血管，人就无法生存。器官中的细胞无法在毛细血管外存活太远——它们必须在 100-200 微米左右，或一两根头发丝的宽度内。而且由于细胞必须有这种复杂的毛细血管网，因此很难人工培育人体组织。这实际上是制造器官最困难的事情之一。细胞有办法在体内诱导血管生长，但在体外就没那么容易了。你不能直接将大量细胞移植到体内并期望它们自己形成血管，因为它们会在有机会之前就死去。因此，如果您想从头开始创建一个器官（甚至只是其中的一部分），您必须找到一种方法来至少创建一个血管模拟物。

关于如何做到这一点，有很多想法，菠菜支架只是其中之一。2012 年，宾夕法尼亚大学的两名研究人员用 3D 打印机打印出由糖制成的“血管”，然后让肝细胞在网络周围生长。一旦细胞扎根，它们就会将糖溶解掉，留下一个可以用作毛细血管的空心管网。不过，这种方法的结构不太自然，因为 3D 打印机铺设糖丝的几何方式会限制你。

这些生物工程师采取了不同的方法。他们用洗涤剂溶解菠菜叶内的所有细胞物质，留下纤维素背景。一旦他们得到菠菜的空壳，他们就可以添加人类心脏细胞并让它们粘附在结构上。细胞仍然可以像心脏一样跳动，脉管系统可以支持血液流动，尽管工程师们没有将真正的血液放入系统中——他们使用了一种看起来像血液的红色液体来证明它有效。

菠菜叶并不适合作为所有组织的支架。其分枝设计与心脏血管的生长方式相似，但其他器官具有不同的毛细血管网络，因此其他植物可能更适合身体的不同部位。这些生物工程师还利用欧芹茎和花生上的小毛根证明了他们的概念，他们指出，理论上你可以使用木头之类的东西来模仿骨骼的生长方式，或者使用茎粗的植物（如凤仙花）来形成一段动脉。

他们还不确定这些器官移植到真人身上的效果如何。培育出心脏的一部分是一回事，让身体接受这种人造结构作为其一部分又是另一回事。即使不是由植物制成的移植物，移植也经常无法成功。甚至大力水手也很难用菠菜叶移植到心脏上。至少目前如此。