对于很多慢性阻塞性肺疾病、囊性纤维化、特发性肺纤维化等疾病的患者，肺移植是提升生活质量，甚至挽救生命的最佳途径。仅在美国，每年就有数千人需要接受肺移植。但一个残酷的事实是，目前可供移植的肺器官数量远低于等待移植的患者数量。而且，由于免疫排斥反应常常出现，接受肺移植的患者的五年存活率只有50%~60%。如果能使用患者自身的细胞，在实验室人工培育出人造肺器官，肺资源短缺及免疫排斥的问题都将迎刃而解。
然而，打造人造肺器官谈何容易。先前的小型动物试验均以失败告终，其死因往往是血管发育不良引发的肺水肿。在这样的背景下，德克萨斯大学医学部的科学家在体型更大，难度也更高的哺乳动物——猪身上取得关键性突破。接受人造肺移植后，实验猪没有出现免疫排斥等不良反应，并且成功存活两个月（随后接受了安乐死）。接下来，研究团队需要证实人造肺具有完整的功能。
这项研究的主要作者之一，德克萨斯大学医学部的Joaquin Cortiella称：“我们显著提高了人造肺中血管的发育水平，并且成功移植进大型动物体内。”精心呵护的猪肺在Joan Nichols的实验室里，几只珍贵的肺经常令她夜不能寐。它们就像刚出生的婴儿一样，精致、纤细，需要持续不断的呵护。
为了保证它们能茁壮成长，Nichols和其他实验室成员在过去几年间，甚至每天凌晨1点都会轮流进入实验室，检查装载它们的生物反应器有没有泄露、里面的营养汤是否在正常流动、正在萌芽的组织和血管有没有被污染。最后这一点，也是Nichlos最为担心的：培养一只人造肺，需要将它在温暖、潮湿，有益于真菌生长的环境中放置数周，更不用说加尔维斯顿市的气候本身就温暖、湿润。“如果你坐久了，你头上都能长出霉菌。
”Nichols打趣道。在这样的环境下，他们的警觉与坚持最终获得了回报。2014年，Nichols的团队打造出首枚人造的人体肺器官。一年后，他们首次利用受体猪的干细胞培养出人造猪肺，并成功移植回猪体内。在不使用免疫抑制剂的情况下，没有出现免疫反应。在那之后，他们又先后在三只猪身上成功实施了该试验。
上周的《科学-转化医学》（Science Translational Medicine）期刊，报道了Nichols团队的这一成果。30天培育人造肺为了确保干细胞能准确地长出肺的形态，Nichols团队首先需要为干细胞提供一个支架。为此，他们从死去的猪体内取出肺器官，并用糖和洗涤剂的混合洗剂除去其中的细胞和血管。这样，就得到了主要由胶原蛋白和弹性蛋白构成的肺器官支架。
胶原蛋白确保了肺支架的强度，而弹性蛋白赋予了它们弹性。洗去细胞及血管后得到的肺支架。随后，研究人员将这些支架放入生物反应器内。不过，这些反应器可没有你想象中的那么高端。它们最初是由鱼缸改造而来的，即使是现在，这些生物反应器也包含了从连锁家居店购买的材料。虽然略显简陋，但每个生物反应器都发挥了关键的作用。在这里，Nichols团队首先注入了充满生长因子的凝胶和纳米颗粒。
随后，人造肺的“建材”——来自受体猪的原代肺细胞也被加进生物反应器。研究人员切除了受体猪的一只肺，并从中提取出这些肺部细胞。“生物反应器能让我们为器官提供生长因子、生长媒介和机械刺激。”与Nichols共同领导该实验的Joaquin Cortiella说。生物反应器相当于胎盘，让肺器官在温暖、舒适、充满营养的环境中生长30天。
之后，人造肺迎来真正的挑战：它被移植进活体猪的胸腔中，取代此前被切除的肺器官。哥伦比亚大学干细胞和组织工程实验室的Gordana Vunjak-Novakovic表示，在此前的研究中，人造肺往往只经过短时间的培养就被移植，这限制了人造肺的发育。在对小型动物（如小鼠）的过往试验中，受体往往因为肺水肿而在移植后数小时内死亡。相比之下，Nichols团队培养一个月的举措，让它们长出更完善的血管。
进行了肺移植的猪最多在存活两个月后接受了安乐死，在此之前，在其身上没有出现人任何并发症。完整功能仍待检验在这项研究中，4只接受肺移植的猪分别在移植10小时、两周、一个月及两个月后接受了安乐死，因此研究者得以研究在移植后的不同阶段，人造肺的发育情况。不过也正因如此，现在还无法判定两个月之后，这些人造肺的表现如何。
但至少，目前的所有迹象都表明，人造肺已经无缝地融入受体了：它们在体内继续长出血管和肺组织，肺部的微生物群落也恢复至原有的类型。此外，这些猪也没有出现呼吸系统症状及免疫排斥。不过，必须要指出的是，在这四只猪体内，人造肺的完整功能尚未受到检验。在这项试验中，研究团队保留了一只肺，因为他们担心，在肺发育不完善的情况下贸然终止原先的氧气供应，可能会存在风险。
Nichols计划，在接下来的试验中，他们将在猪接受肺移植一年后关闭原有的肺功能，以检验人造肺能否独立承担起供氧的重任。“我们的人造肺在体内需要一定的时间才能完全成熟。接下来的试验将验证我们的理论。”Nichols说。此类试验还需在更多个体中进行。Vunjak-Novakovic说：“我很期待看到这项技术是否可靠，因为目前试验个体还非常有限。”不过，这一阶段性成果让人们看到更多的希望。
Nichols和Cortiella表示，在经费充足的情况下，他们有信心在未来5~10 年内开展人造肺的人体移植试验。