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加利福尼亚大学旧金山分校（UCSF）生物工程学家、生物学家、医生和其他研究者组成的一支跨学科团队，正在进行一些最令人兴奋的肾脏替换研究，项目名为“肾脏工程”。在生物工程学家苏沃·罗伊博士的领导下，该项目是一个几种尖端技术汇合的榜样。该团队研发的肾脏，把微机电科学（电机装置微型化）、纳米技术（利用微细分子打造的超强材料）和人类细胞技术结合起来。UCSF的网站上，可以找到关于该技术的综述。它是这么说的：“需要硅纳米技术的进步，才能批量生产性能可靠、高孔隙、强有力和结构致密的薄膜。还需要分子涂料的改善，因其能把血液互通性和技术转换到涂料硅胶薄膜，而不会堵塞毛孔。细胞采源和储存问题也必须解决。所有这些技术现在都已到位。”目前，正在研发中的这个装置，是可植入的、独立式的，由病人自身的血压提供动力，不需要电池，也不需要外部插管，所提供的肾功能远远大于洗肾器。这个双部件装置尺寸约有一只咖啡杯大，它所含有的肾脏细胞源自病人免疫系统中的干细胞。它不像移植生物肾那样，不需要抑制免疫系统。人工肾脏已成功地在鼠、羊和猪身上进行了试验。据罗伊博士当时预估，人类临床试验将于2017年年中开始。
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这个人工肾脏除了每时每刻提供与生物肾脏很相近的血液过滤减毒功能之外，据说比洗肾器要便宜得多。目前，每个病人洗肾，每年都要耗费联邦医疗保险（Medicare）8.5万美元。对移植接受者的管理，每年要耗费联邦医疗保险大约3万美元，其中大部分钱都花在抗排斥药物上。预计人工肾脏在初次手术后，每年花费2万美元。随着技术的成熟，以及广泛运用，会进一步降低成本，也会领先于价格上的这种急剧下降。与此同时，技术的进一步优化，肯定会使设备的微型化。由于这种人工肾脏不用电池，病人就不需要反复不停地做手术来将其替换，而目前，心脏起搏器和其他植入式装置就必须这样。随着人工肾脏变得更小，最终可以直接置于皮下。这样，在装置的使用期限内，可以更换不同的部件，而无须做重大的手术。
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人工肾脏中，两个主要部件是滤血器和细胞生物反应器。滤血器使用纳米技术涂层，其颗粒如此之细，血液中积累的糖分子和盐分子，以及其他毒素等，都能过滤掉。同时，还能防止血栓，并让重要的分子（如蛋白质）待在血液中。这个生物反应器中含有取自病人的真正的人类细胞，可以进一步处理过滤过的血液。这样，适量的糖和盐都能回到血液中，身体重新吸收水分，制造可由膀胱排掉的尿。到目前为止，这两个部件都已在动物身上进行过成功试验。该研究团队现正研究如何把这些部件综合成一个很小的装置，接在病人内部的血管上。尽管想知道每个部件移植到体内可持续多久还为时尚早，但这个装置的研发不是作为过桥移植，而是意在成为永远解决ESRD的手段。
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首批人类临床试验，将把注意力集中放在装置的安全问题上。试验对象是已经上了移植等待清单，但如做手术仍可活下来的病人，他们既不是病情最重的病人，也不是在等待移植清单上等了很久的人。尽管这项技术很先进，但把它应用在工作上还不是最大的挑战——在这种情况下，“能否”获得足够的资助才是最大的挑战。假定项目能够吸引到需要的资助，据罗伊博士估计，临床试验2020年就可全部结束。这之后，装置就可投入市场，供公众使用了。尽管这个项目许诺给患有ESRD的病人一个救命的礼物，但它也提出了很多有意思的伦理问题，并超出了考虑的限度，因为它所考虑的内容，都是如何做出选择，才能按轻重缓急的次序安排病人接受生物肾脏。例如，装置中有人类细胞存在，与人类循环系统连接，从而也与人体自然过程整合（如血液组成和血压）。这是否意味着，该装置是“活”的？它有“人性”吗？进而言之，对该装置的控制，是交给接受者、医生，还是社会呢？不妨考虑一下，接受者是否有权把移植物关闭或移除，如果该行为会很快导致死亡的话。在移植人工肾脏的情况下，一个因患另一种疾病或有另一种病情，处于生命终结期、十分痛苦的人，可能宁可接受因肾脏衰竭造成的相对平静的死亡，也不要经受另一种病情的痛苦而死亡。那么，这个决定是否可以视为自杀？除此之外，如果关闭或移除装置，还有医护人员参与协助，那是否可以把该种行为定义为安乐死，甚至是谋杀？我们科学的状况又一次超过了当前的医疗伦理学、社会、法律和政治政策的界限。人工肾脏代表着首批冒险行为之一，进入鲜活的人体系统和纯粹技术系统之间模糊的界限之中。
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到目前为止，“肾脏工程”的资助约有700万美元，其来源也出人意料——至少我知道后很吃惊，因为资助者不仅有国立卫生研究院（NIH）(4)，还有美国国家航空航天局（NASA）和国防部（DoD）。虽然还需要私人投资商提供更多资助，完成这个项目，但NASA和DoD的投资表明，现在研发的技术可能会广泛地应用于一些重大的创新项目，其中有很多都超出了医学范围。
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“肾脏工程”并非第一个被认为是由几个组织共同投资，它们却同床异梦的重大工程。对综合技术影响问题做出的第一次严肃考察，就于2001年在美国发生。该项研究的资助者是国家科学基金会（NSF）、军方，以及商务部。这项研究和有关CTs的更大的争论，跨越了很多国家，其中包括美国、德国，以及欧盟的其他国家和亚洲一些国家。资助来源成分复杂，这表明CTs已具备影响生命各方面的潜力。2003年，由NSF和DoD资助发布了一份长达482页的报告，题为《综合技术，以改善人类操作情况：纳米技术、生物技术、信息技术和认知科学》（NBIC报告）。报告中，主编米哈伊·C.罗可和威廉·辛姆斯·贝恩布里吉写道：
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在20年期限之外，或在高科技范围之外，综合技术在这样一些方面可能会有意义重大的影响，如工作效率、生命周期的人类身体和大脑、通信和教育、心理健康、航空学和空间航行、食品和耕作、可持续环境和智能环境、自我呈现和时装、文明转型。
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这份报告反映出，许多个人和机构都做了很大的努力，以便协调广泛学科间专家的工作。这些学科中所含的不仅有科学家和医生，还有伦理学家、政治家和人文学科的重要思想家。这表明有一种认识，即物理科学和生物科学与人文学科之间的传统划分界限，在一个激进的技术转型世界里，已经难以为继，因为对在创新核心处保持人类尊严的需要，比任何时候都更急迫。科学家必须学会说伦理学家、宗教学家、哲学家、社会学家和政治家的语言。与此同时，这些组别的人也必须更熟悉CTs方面的突破。随着新的范式崭露头角，社会几乎每一个部门都需要发生重大的变化。
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CTs的存在将意味着，各专业都要史无前例地进行合作，其范围要比社会或教学机构一向支持过的还要广泛。在上述NBIC报告中，罗可和贝恩布里吉把他们的推荐方案提出：科学家和工程师等个个都必须学会相邻学科的技能，以便增强合作；在学术界，各机构必须“进行重大的课程和组织改革，重新进行结构科学和工程学的教研”；联邦政府必须把重点放在资助“综合技术，其焦点是增强人的工作效率，包括对CTs的社会和伦理方面的研究”；职业学会应该致力于“减少妨碍个人跨学科工作的障碍”，而新闻媒体则有责任“从新综合范式基础出发”，提供“关于科技的高质量报道”，以便公民都能理智地参与公共政策的形成。这种要求可能过高，但能带来前所未有的变化。这些新的协同效益会对全社会提出挑战，要求社会变得更聪明，容纳广泛的发散知识，并适应以前从未遇到过的激进变化。朝向CTs的迈进将终结主导一个多世纪极端专业化的教育和工作模式。
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强大的新技术，如纳米技术和人工智能，一旦综合并加以使用，将意味着不仅会发生增量式的变化，而且会发生指数式的变化。也许最难的一个概念是CTs精髓中的一个概念，这在一篇名为《纳米技术聚焦》的文章中已清楚地阐明。该文作者陈述说：“过去是向大自然学习，模仿大自然制造工艺品，现在则越来越转变为在有生命体和无生命体之间搭建新的桥梁，或为设计的目的而修正自然过程和结构。这甚至延伸到从头开始、从技术上创造生物体的愿景。”
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该文是这样解释的：“新的人脑与机器的交互，目的在于补偿感觉局限、提高运动能力的修复术，以及关于移植物能提高认知成就的愿景等，都属于CTs争论的核心话题，在人类增强的话题方面尤其如此。”我们不仅要对这些全新的生物——人工生命形式进行新的关注，我们也将接受这些生命形式。仍有一个亟待解决的问题是：随着我们把这些强大的创新越来越多地整合进来，我们是否有足够的远见和适应性，来妥善地管理我们的新生化机器人的性质，还是我们会对使用CTs的潜在灾难而感到吃惊？
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科学家们说，在创生人工器官的过程中，科学问题和伦理问题虽然令人心悸，但真正的问题是如何获得必要的资金挹注，从而推动技术从实验室走向动物试验，然后走向人体试验。取得FDA批准的过程，在非常复杂的调控环境中，所花时间最多可达10年，而新技术需要有持续的资金才能跨越一个个障碍。由于人工器官正在研发的数家生技公司都受制于市场的起落，导致公司还没有获得FDA批准的所有要求，资金就可能已经用完了。
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一个典型个案是人工肝脏的肝脏辅助系统（HepatAssist），对我们这些尚未深入生物技术宇宙的人来说，其错综复杂的历史令人糊涂而灰心。如果从头讲起的话，肝脏这个器官远比肾脏复杂，执行的功能也比肾脏多得多。它可稀释从肠道和身体其他部分吸收的有毒物质，并把它们合成为无害的分子，最后从身体中排除出去。肝脏还能发挥消化的关键作用，把食物转化成为蛋白质、碳水化合物，以及脂肪和胆固醇。我们知道，胆固醇太高是有害的，但它在制造重要的激素（如雌激素、睾酮和肾上腺激素）方面则必不可少。肝脏还有大量储积的糖，并在身体需要时，将其释放到血液之中，还能将食物转化成重要的混合物，用于创生凝血因子。
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制造人工肝脏的技术难度极为巨大，但其中很多难题最近已经得到解决。洛杉矶西达—赛奈医疗中心前外科医生阿基里斯·迪米特里欧，曾在21世纪初期，领导了一支由研究人员和医生组成的团队，制造了一个名为HepatAssist的人工肝脏辅助系统。HepatAssist就像人工肝脏，能把人工组件与活体细胞结合起来。所谓“活体细胞”，在这种情况下，就是猪肝细胞，即猪的肝脏细胞。制造这个装置时，是把它作为体外搭桥进行移植，或接通身患严重肝脏衰竭病人的肝脏痊愈辅助系统。该技术的一个功能是，把等离子体与血液中的红细胞分开。这样，等离子体就可在各组件中循环，通过猪肝细胞和其他部件进行过滤，然后回到血液中，但已经没有肝脏衰竭时积累的有毒物质了。这个装置利用纳米技术创造了一个过滤薄膜，其毛孔如此之细，以至于可以防止细胞碎片回到病人的血液中。
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2004年，迪米特里欧医生的团队发表了一项研究结果。其中涉及了很大一组患有肝衰竭的病人，他们都得到了人工肝脏的支持。研究者将他们与未得到支持者的结果进行了比较。研究者们表示要谨慎，许多专家也表示同意，即研究结果有些偏斜，因为研究涉及的有些病人曾接受过肝移植，但产生了移植排斥反应。据悉，任何治疗对这一组人都未起作用，但该研究仍表明，得到HepatAssist支持的病人，其幸存率大大高于他人，为30天。其后对研究进行分析的专家表示，假如没有包括曾拒绝移植的病人，病人存活率可能会明显提高，但这项研究强调，该技术只是许诺为移植做延长生命的搭桥工作。不过，有了HepatAssist后，在获取资助以便进一步研发该技术时，出现了错综复杂的种种困难。
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研究结果发表前，曾研发了某些技术的一家公司（麻省列克星敦的塞斯生化医学公司）买下了HepatAssist的技术权。此前，塞斯生化医学公司在饲养细胞能安全用于该装置的无病毒猪方面，已经取得了突破。经FDA批准，可对患有急病的病人的HepatAssist进行进一步研究，但为了实际上获批用于医疗用途，塞斯生化医学公司还需要做额外的研究，排除那些已拒绝移植的病人，以便获得更准确的结果。研究者们已经知道，这个装置能帮助那些有病毒或药物诱发的肝损坏者，但要进行广泛试验，需要更多的病人，并建造多个研究中心，而这是一个非常昂贵的程序。
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塞斯生化医学公司正申请许可权，以进行额外研究时，“9·11”事件动摇了金融市场，本来可以资助该研究的创业投资资金便干涸见底。塞斯生化医学公司把该项技术卖给了另一家生技公司，名叫阿尔比奥公司。阿尔比奥公司试图重振这项试验，但还是吸引不了资助，结果把技术权又卖给了另一家公司，即肝生命技术公司。到了这儿，这个故事便岌岌可危、濒于终结了。菲利普·罗森塔尔医生是原始研究的几个作者之一，他推测说，这家公司要么拿不到足够的钱，持续进行新的研究；要么已经决定，该装置无法盈利，只能放弃项目。罗森塔尔医生相信，自从研发了HepatAssist，医学界的兴趣已经转移到看是否有可能使用人类干细胞在实验室生长特殊化的细胞，以取代病肝中受损的组织。
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HepatAssist似乎好景不长，而后面却更加命途多舛。肝生命技术公司获得HepatAssist技术后，把该装置重新命名，称为HepaMate，并在2009年的一项声明中宣布，获得HepaMate技术时，已从FDA获批，可进行进一步的研究，并享有快速通道地位和临床试验一期、二期，及二期、三期的临床数据。据他们陈述，他们期望开始新的第三阶段的临床试验，但并没说何时开始。同一份文件针对的是潜在的投资商，已经说得非常清楚了，即HepaMate技术并未获利，也不能保证以后可以获利——用的都是官方程序化语言，为的是求得法律保护。他们还列举了一份冻结令清单，向凡是寻求把新技术从研究桌上带到病床边的生技公司都提出了挑战。
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他们提出的许多挑战中，有一条说：“生物技术产业的特点，就是竞争激烈，产品研发和技术变化迅速。数家公司、研究机构和大学现正研发的技术和产品，可能都与我们以细胞为基础的人工肝脏相似，并（或）具有潜在的竞争性。”换言之，竞争者很可能研发更好的装置并先行进入市场，从而使HepaMate过时，而且不能保证该装置是否会在调控上获批。除此而外，公司为争取有才干的研究人员和其他人员的竞争也很激烈。这些人是否会被招聘并保留，也是不确定的。而这些只不过是产品研发方面的一些挑战，一旦准备进行产品的市场营销时，就会出现一整套新的问题。市场营销问题中，有是否需要确定品牌再认，发展分配网络和保险公司、保健专业人士和病人的关系，以及是否有能力提供折扣和优惠，以便使得产品具有竞争力，还有是否需要解决任何法律争端等。
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肝生命技术公司的母公司，是一家名叫阿利夸生物医学（Alliqua Bio-medical）的公司。这家公司建立肝生命技术公司，是为了研发其肝疗法，并继续研究猪胚胎干细胞，而且已将其发展成肝细胞，可用于HepaMate。2009年2月，肝生命技术公司宣布它正计划所需的三期试验，其中不包括拒绝新肝的移植病人。2010年12月，肝生命技术公司改名，成了阿利夸生物医学公司。现在尚不清楚三期试验计划进行得如何，但2010年12月，提供投资者信息的一家网站再次宣布说，肝生命技术公司（现在是阿利夸）仍在计划三期试验。接下来的一条新闻于2013年2月出现，这时，阿利夸宣布，它正“加强并重整”其执行团队。我给阿利夸打了几次电话，想找一个人，要他跟我讲讲HepaMate的现状，但该公司没人回我电话。看起来，我的调查进入了死胡同。这时，我试图联系迪米特里欧医生，亦即2004年那篇关键文章的主要作者，却发现他已于2013年去世了。我能找到的最近的信息是一条通知，发于2014年11月，上面说，该网站的域名，即HepaLife.com，现在待售。
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关于人工肝脏，有一件事是很清楚的：截至目前，它虽有许多拥有者，但没人具有足够的拉动力，能把这项技术带入市场，连接近市场都达不到。显而易见，要走完这艰难而曲折的旅途，要吸引并持续拥有大量的金钱，是十分困难的。这个装置如此重要，也如此能够提供效益，最后一定会导致永久性、植入式肝脏的产生，但它却又如此依赖于市场的沉浮，才能为那些生命处于悬置状态的人所用。一想到这一点，就让人感到寒心。但是，每当一项新技术在私企进行开发时，这种情况就会经常发生。
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罗伯特·巴特勒医生是一个开路先锋，他接手了一个创生人工肺的项目，可为病人提供百分之百的吸氧需要。他是密歇根大学的教授兼外科医生，早于1966年就发明了ECMO机。这台ECMO机虽然是一个救生装置，但也有某些局限性。很具讽刺意味的是，它最多只能使用8～10周，因为它做的是心和肺的所有工作。一旦心脏和肺部脱机离线，便很快出现恶化，结果就会很危险地削弱二者的功能。最近，巴特勒与其他外科医生、生物医学工程师、肺部专家医生，以及一支团队一起，一直在研究BioLung——一种人工肺，可由病人的自然心跳提供动力，在等待移植时依然可以走动。这种BioLung还可用来在不能进行移植的情况下，为呼吸烟气或其他某种挫伤而受损的肺部提供疗伤时间。
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肺部与心脏一样重要，因为它对维持生命来说必不可少。它能够消除血液中的二氧化碳——那是新陈代谢的一个正常的副产品，同时代之以氧气，这是维持每个细胞、组织和器官的关键所在。哪怕短暂的缺氧，对身体尤其是对大脑都是具有毁灭性的。谢文·努兰德在其1993年的畅销书《死亡的脸》（How We Die）中这样写道：“无论是细胞死亡还是行星死亡，但若要为所有死亡的普遍因素命名，那肯定是缺氧无疑。”接着，他引用密尔顿·赫尔朋的话说，“死亡也许是因各种疾病和紊乱而造成的，但在每一种情况下，其病因都是身体的氧气循环出现了崩溃。”正常情况下，我们肺部的关键功能是我们不用考虑的，呼吸由自动的神经系统控制。该系统从脑干的专业化细胞那儿接受前进的命令。肺部与心脏协同合作，与氧气交换二氧化碳，保证氧气能进入身体的每一个细胞，支持新陈代谢的无数过程。这种气体交换过程持续发生，把缺氧的血液从心脏移动着穿过肺部，在那儿吸氧后再回到心脏，然后再在全身循环。
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肺部若生疾病，导致残疾和死亡，一般都会造成肺部繁密气道尺寸、形状和弹性的失去。这包括癌症、慢性阻塞性肺病（COPD）和胞性纤维症。目前，可植入肺供不应求，而每年有20多万美国人死于肺病，其中有5万人在移植等待单上等待，但还没有等到基因匹配的肺出来就死了。
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