苹果居然可以用来培育人体器官！

生物黑客，同时也是TED的“小伙伴”安德鲁·佩林（Andrew Pelling）没有特意改变DNA，就研制出了活生生、功能正常且在自然界中不存在的生物体。在渥太华大学的实验室里，他甚至搞明白了该如何利用苹果和人类细胞在培养皿中培育出耳朵。他是怎么做到的——更重要的是，为什么要这样做吗？答案惊人的简单，因为这意味着我们可以进行更多的医疗创新，为更多人带来福祉。

这些耳朵，真的是人类的耳朵吗？他们能听到声音吗？答案谁也不知道。这些耳朵确实是由真正的、活的人类细胞组成的，但将这些细胞组合在一起的东西却是苹果纤维素。这些耳朵是手工雕刻出的（佩林的妻子）。细想一下，不，它们不可能听得到。

这听起来也许很像一个令人毛骨悚然的科学艺术项目，但它也说明很重要的一点：人类细胞可以在植物的纤维结构中茁壮成长。为何说这一点那么重要？因为它暗示了一种可以在全球范围内低成本得获取生物材料的可能性，我们可以将支离破碎的身体部分重新结合起来，皮肤、骨骼、血管、器官等等都可以。

安德鲁·佩林：不要吃这个苹果。

科学家们正致力寻找可以替代身体器官的东西，处于医学前沿的是实验室培养的器官。科学家进行培养骨头，软骨，甚至更为复杂的器官（如肾脏和心脏）的实验，但是这些器官都需要一个可以“养活”细胞的基础材料。“大家有一个基本共识：这个”支架“应该尽量取自人体，”佩林说。有好几种方法可以制造这些“支架”，使用现有捐赠器官制造“支架”是其中一个很有前景的方法。使用这种方法时，科学家们会将捐赠者的细胞从组织结构中分离，剩下的材料作为蛋白质的“支架”，与病人的干细胞共同作用，然后将生成的器官移植回病人身上。（当捐赠者的细胞被移除之后，剩下来的东西看起来像一个白色的“鬼心”（ghost heart），其主要成分是胶原蛋白）。这是一个极其复杂的过程，到目前为止，科学家们只成功制造出膀胱等简单的器官。佩林说：“这种人造心脏能否顺利工作还未可知。”

科学家同样花了好几十年时间研发“合成支架”，使血管可以在其中存活。这种方法也是十分复杂且昂贵的。佩林说：“合成一个器官所需要的商业型生物材料在市场上要卖到好几千美元。”

孕有人类细胞的苹果纤维素被雕刻成耳朵的形状

用苹果？苹果长在树上而且很便宜。以前都是使用合成的或高度加工的天然纤维素，而佩林的实验室想直接从苹果中提取植物纤维素，这样处理的步骤少且十分简单。佩林负责管理渥太华大学由公共资金资助的佩林生物物理实验室，他一直对实验生物物理学这一门课程很感兴趣。他说：“我们的假设是这样的，”苹果支架“和其他任何”纤维素支架“效果相同。”为了获取纤维素，博士生Daniel Modulevsky设计了这样一个流程，把一个苹果削皮，用肥皂和水来清洗，然后消毒。剩下的纤维素中有保存完好的细网格，你可以往其中注入人体细胞——它们就会存活。“接下来的问题就是：能移植吗？佩林认为答案是肯定的。”Modulevsky和比其年长的实验科学家Charles Cuerrier合作，并且发现当他们将此“支架”从皮下植入时，周围的细胞进入网格，然后向身体发送供血信号，最终和身体融为一体。“

这种方法已经远超利用苹果制作耳朵的水平，芦笋也许有望帮助人们修复脊柱。目前，研究人员正在寻找其他植物中可能有用的成分。佩林说：”我们想尽一切办法搜集我们能获取到的植物，因此，当我们备货的时候，实验室看起来就像农贸市场。“他说：”大自然中有许多结构可以用来制作修复人体器官的“支架”。一些植物有三维结构，这和目前商用合成支架十分相像。“但是，如果已经存在商用产品，那还折腾植物干什么？他回答：”如果用植物制作更简单，而且大自然已经给我们提供了原材料，那为什么不用植物呢？“佩林的实验室正在对更多植物（如梨、芦笋和蘑菇）进行修复可能性实验，测试这些植物是否可以修复骨头、神经和皮肤。

创新新方式：”疯狂的实验“

佩林的实验室一开始并没有打算研制出一种可以制造”组织生成材料“的方法。佩林说：”我们只是开个玩笑，说要做出个《绿魔先生》中的植物怪兽。“佩林认为他的实验室更多时候是一个探索和娱乐的空间，在这里科学家，工程师和艺术家可以提出问题并试图作出解答，不强求结果。”这里只是一个可以满足人们求知欲的地方，“他说，”我们不会刻意做一些有应用价值的研究。

事实上，这有点儿像翻垃圾桶找硬件，然后再拆卸，重组的过程（只是为了好玩），这也使得佩林开始思考，能否在生命系统中做一个类似的实验。回到实验室，这个想法就演变成了“苹果实验”。他说：“让我们惊讶的是，事实证明，它比我们想象的要容易得多。而且进行一定优化过后，最终竟然成功了。”他还补充道，“如果我们一直墨守成规，这个实验可能根本不会成功。我们采用的其实很像石器时代的方法，那就是实实在在做事情。”

佩林的实验室——疯狂的实验进行的地方，这些材料多半来自于垃圾桶。Daniel Modulevsky（右）负责设计从苹果中提取可以制作生物材料支架的流程

这不是转基因技术，也不是合成生物学。所以这到底是什么？佩林说：“当你说‘哦’，我做了个苹果出来，里面有人类细胞，人们立即想到的就是基因改造。但其实我们根本不需要改变基因组。有趣的是，我们没有改变DNA编码就改变了生物功能。”那我们应该如何看待这个领域？“我一直叫它强化生物学（augmented biology），”他说，“真的，这只是对旧想法的改进——我们已经通过纹身、穿孔和填充等手段”强化“了我们的身体。”但是，佩林的想法实在是比较特殊，也很难找到资助方。到目前为止，种子基金可以让他进行老鼠身上植入物的安全性和兼容性临床试验研究。

“一旦人们明白这一点，这只是个由苹果制作的植入物，他们就会意识到，我们的技术和当前的技术并没有很大的差别，”佩林说，“我们只是能够以更低的成本做到，过程更简单，而且我们还解决了一些问题，也许真的能让它发挥作用。如今我们已经做了这么多，我真的很想知道，后来会发生什么。”

也许你以后也会在厨房雕刻器官。佩林认为，任何人都有权进行科学研究和创新。“科学设备非常昂贵，这真的让我很苦恼，有时，这也造成了研究级别和研究器材的不平等现象，”他说，“我总是在想，要是可能的话，怎么样才能以更低的成本，将复杂的科学实验简单化。”

为实现这一目标，佩林，Modulevsky和Cuerrier，共同创建了一个公司——Spiderwort，该公司出售可以制造以纤维素为基础的生物材料所需的硬件设备，以及可以培养人类和动物细胞所需的孵化器。“孵化器本质上是个暖箱，恒定37摄氏度，且可以控制空气中二氧化碳含量，”他说。佩林自己设计孵化器，第一批的制作零件主要都是他在一堆垃圾中找到的。他将资源公开，随后就收到生物艺术和科学界索取工具箱的请求。“没有人想在垃圾中找材料，”他说，“所以我们制作了一个工具箱，现在它正在接受测试。”该公司正致力于构建一个更大的生物硬件开源平台，旨在保证，无论是老百姓的DIY科学实验室，学术实验室甚至是医院的每个人都可以制作这些生物材料。

佩林的梦想之一：单独定制的器官

“麻烦给我个卷的，谢谢。”除了务实的医疗辅助作用以外，佩林还想追求艺术效果。“模制和3D打印的器官也不错，”他说，“但如果大规模生产的话，有可能一批器官中的每一个看起来都非常相似。我们的器官是个性的象征。也许你可以给自己刻一个耳朵，或者请艺术家为你设计一个，而不是用一个公司产的通用植入体。试想一下，假设人们能够控制自己的器官或者植入物的样子，甚至是控制自己的身体功能的话，他们会作何反应，这难道不有趣吗？”