文／本報綜合報導　

外科醫生常說的一句話：對於遭遇心臟驟停的患者，時間就是生命。心臟依賴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死亡。一般而言，除非醫生能在1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。

僥倖經歷心臟停止而大難不死的患者，常會出現永久性心臟衰竭，在英國，心臟病患者有45萬人之多。然而，經歷心臟停搏後5年的生存率卻只有50%。劍橋阿登布魯克醫院（Addenbrooke's Hospital）心臟病專家桑傑‧辛哈（Sanjay Sinha）指出，因為患者的心臟功能非常衰弱，無力承受足夠的血流量，最後以停止跳動而告終。

再生醫學的優勢

在未來5年內，再生醫學將提供另一種可能，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，心臟的自我修復能力很差，而心肌細胞每年的複製率只有0.5%，無力修復重大損傷。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，意味著心臟會永久失去這部分功能。

目前，解決心臟衰竭問題唯一的醫療是心臟移植手術。但是由於供體有限，英國每年只能做200例心臟移植手術。辛哈說，每年心臟健康意外死亡的年輕人案例十分有限，因此他認為永遠不會有足夠的供體。

另一個有希望的療法是幹細胞醫學。在臨床實驗裡，由於幹細胞可以透過誘導發育為各種人體細胞，因此科學家正在研究，能否透過直接向心臟注射心肌幹細胞，而讓受損的心臟重新肌組織化，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，但是由於未能解決讓壞死的心肌細胞重新生長的主要問題，所以它們對病人的受益性還是很有限。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，辛哈和劍橋大學幹細胞學院的幹細胞生物學研究小組，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平方公分大小，0.5公分厚，在實驗室的小型培養皿中培育而成。心肌補丁是透過對血液細胞重新編碼，使之先轉化為一種特殊幹細胞，再轉化成人體任一類細胞（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1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。

辛哈表示，心臟補丁有很大機會能夠與患者心臟實現自然融合。透過將不同種類的細胞組合在一起，讓它們彼此連結，研究小組已經製作出能夠跳動和收縮，具備完全功能的心肌組織。據研究發現，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。

辛哈目前正在計畫研發心臟補丁臨床試驗，首先做小鼠和豬等動物實驗。如果一切順利，將在近期內開展第一例人體試驗。

3D列印醫療科技

有關心臟補丁研究，辛哈並不孤單。一個由史丹佛大學（Stanford University）、杜克大學（Duke University）和威斯康辛大學（University of Wisconsin）組成的聯合小組正在積極研究心臟補丁。

和辛哈一樣，他們也計畫使用超音波和MRI磁振造影掃描定位心臟受損部位。根據損傷的形狀，他們用3D列印機造製一塊任意大小和形狀的心臟補丁。然後，在外科醫生打開患者胸腔後，將補丁直接縫補到心臟上面，並連接現有靜脈和動脈。

該合作研究計畫成員威斯康辛大學再生生物學教授蒂姆‧卡姆（Tim Kamp）說，心肌嚴重衰竭的病人，會出現心臟膨大以適應損傷，就像曲棍球變成一個籃球那樣，在此情況下需要在不同部位修補好幾塊補丁。

這種新療法的主要挑戰在於，如何透過讓新補丁和心臟完成心電訊號融合，從而讓兩者能夠同時跳動。任何存在缺陷的心電訊號傳導，都會導致出現異常心率。

卡姆指出，技術上可以透過外科器械把補丁縫到心臟上面，但不能強迫它們彼此協調行動。辛哈說，如果能夠攻克這個難關，心臟補丁技術就不僅能夠拯救無數生命，還能節約大筆醫療費用。

負擔輕有願景

在英國，心臟移植手術費用大約是50萬英鎊（69萬美元），包括住院所需費用。但是對於無法接受移植的成千上萬心臟衰竭患者，持續性長期治療和定期住院的費用更加昂貴。相較而言，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，例如長期服用免疫抗體藥物。卡姆說，受傷的心臟是一個充滿敵意的環境，新組織很難存活，心臟補丁的優勢在於，它是為患者訂制的，因此心臟不會排斥補丁組織。研究人員說，新技術將改變全球上百萬患者的人生。

辛哈表示，心臟衰竭會讓很多患者生命品質低劣，因為很容易感到精疲力竭，甚至沒法爬上客機舷梯。但是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祕而奇妙的方式互相對話，共同協作。未來幾年內，如果能再進行更加細緻的研究，並且證實心臟補丁具有絕對安全性，就能幫助成千上萬的心臟病患者重新獲得美好的人生。