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文：李澤銘
猶記得荷里活電影《地心浩劫》的第一幕，上萬人無故猝死，而他們的共同特徵是裝有心臟起搏器。男主角亞倫．艾克哈特認為事件由地心岩漿停止流動，磁場突變引起，然後為此開展了一連串冒險故事。電影的劇情畢竟過於科幻，如此世紀災難在現實中發生的可能性不大。但電影也道出了部分的事實，就是裝有心臟起搏器的病人數量龐大，而且心臟起搏器的設計未盡完善。
最近，香港大學李嘉誠醫學院內科學系與美國加州大學細胞生物和人體解剖學系合作的研究小組發表了一個研究報告，指出利用基因方法製造生物竇房結（sinus nude）細胞，可望為數百萬名心跳過慢的病人，提供安裝心臟起搏器以外的療法。
這次研究的負責人之一，港大醫學院助理院長謝鴻發教授接受本報訪問時指出，心率過慢可引致暈眩、昏厥甚至猝死，現行的醫治方法就是為病人裝上一個電子心臟起搏器。不過，心臟起搏器只是一種能緩解症狀，而不能根治疾病的療法。現時的起搏器存在不少弊處，而且安裝過程帶有重大的健康風險（如感染或死亡），首先要剖開胸腔，放進兩條電線及一台機器，機器數年一次的換電，或電線出現損壞均要進行開刀手術。每當電線損壞或斷裂，拔出來十分危險，唯有再加兩條進去，部分病人，尤其是年輕病人的心臟裡可能有數條電線。其次，安裝心臟起搏器的費用十分高昂，約港幣25,000至48,000元。
心率過慢的病人主要分兩類，一類是竇房結，另一類是房室結出問題。竇房結位於心臟較上的地方，當中的少數特殊起搏細胞可以產生規則的心律，令心臟有效而協調地收縮。竇房結起搏細胞因疾病或衰老引起的功能不良甚至喪失，可導致不同形式的心跳過慢，超過一半需要安裝起搏器的病人都是竇房結出問題。而今次的研究是利用基因改造的方法，把其他心臟細胞轉為竇房結細胞。
「竇房結細胞其實也是心臟細胞，只是自己識放電波，自己識跳，而其他心臟細胞也識跳，但跳得慢，以及收到指示才跳。如果竇房結出問題，例如自然老化和壞死之後，沒有電波，心跳便慢下來。病人的竇房結細胞雖然退化，但心臟還有其他細胞，只是他們不會跳，我們利用基因改造的方法使不會跳的細胞變為識跳。」
離子通道以一當百
透過認識竇房結細胞的特性，研究人員發現利用不同的離子通訊頻道，可控制心跳速度，而其中一條則較為重要。然後，利用基因方法，使普通心臟細胞產生離子通道，變成仿竇房結細胞。利用這個方法可以把任何細胞變成竇房結細胞，而竇房結細胞在心臟任何一個地方出現都可以達至相同功能。
「但情況又未如想像般簡單，每個竇房結細胞都有數十條離子通道，有如數十台engine（引擎），只搭通一條通道，等於只撻著一台Engine，其實未足以推動整個心臟跳動。所以，我們利用基因改造方法，改變那條電離子通道特性，使它跳得比正常快。」
至於整個基因改造過程，謝鴻發等人所使用的工具，竟然是大眾聞之色變的病毒。在這兩年半的研究中，研究員在數十條電離子通道中找出最合適的一條，據此嘗試不同的方法製造合適的基因蛋白，然後病毒充當「車輛」，把基因送到目標的細胞。
人心與豬心最相近？
「加州大學的同事負責研究基因蛋白，我們主要負責把基因注入病毒，再把病毒注入動物體內測試。實驗初期在小動物身上測試，然而轉往大動物。以基因排列和解剖結構來分，最接近人的應該是靈長類，但一般的靈長類，比如猴子的心臟太小，至於大猿或黑猩猩等，大都受保護或不太常用。在其他哺乳類中，大狗的心臟體積雖與人相近，但心跳卻太快，達平均每分鐘200次。綜合心臟體積、結構和心跳頻率等資料，豬心被認為最接近人心，所以今次測試便鎖定向豬開刀。」
研究員首先在豬身上製造與人類似的心律過慢的病變，利用導管在豬心上找出竇房結，再把其細胞殺死，然後利用基因改造把其治癒。結果發現，豬在接受治療兩星期後，其正常心肌細胞分化變異，形成起搏細胞。這些細胞可以觸發心率，並與正常動物一樣，對應激變化作出反應。第一輪實驗為了清楚觀察對象，所以需要剖開豬的胸腔進行。第二輪實驗的方向會嘗試其他可行的手術，如利用導管把病毒注入體內，所以日後進行這個手術時可以完全不用開刀。
長遠可行性有待研究
謝鴻發表示，這個實驗的目的是為證實一些基礎理論。攜帶基因的病毒只有約兩個多星期的壽命，當病毒死亡後，基因也會消失，細胞亦變回普通的心臟細胞。所以，結果只能證明經基因改造的細胞能短期運作，至於長遠的可行性尚未清楚。在往後的實驗中，研究員將揀選其他壽命較長的病毒，把基因帶入細胞，作長時間的觀察，以了解病毒的潛在毒性，觀察其進入人體後會否進一步變異，以及判斷經改造的細胞能否長時間運作。
「人們聽到基因治療十分害怕，因為這幾年發現幾宗基因治療出問題的案例。基因治療一般都應用於醫治免疫系統毛病或腫瘤癌症等，牽涉的身體範圍都很廣泛。例如免疫系統的問題，基因改造要針對全身的白血球，所以需要把大量的病毒打入身體。而今次實驗所牽涉的範圍其實很細，很局部，只把一小撮的心臟細胞變成竇房結，所用的病毒數量很有限，不會影響其他器官。即使細胞出現病變，我們也能用簡單的方法把它殺死，安全方面有所保障。」
「病毒分兩類，一類進入身體後會離開，如引發感冒的病毒，而另一類進入身體後與細胞的基因貼在一起，長期潛伏體內，如愛滋病毒和肝炎病毒等，所以使用第二類病毒時需要特別小心。當然，我們使用這類病毒前會進行適當的改造，降低毒性和變異機會，並把其自動繁殖功能剪除。」
實驗若成 一生只做一次手術
謝鴻發相信，有關技術在5至10年後可應用在人體。雖然新方法未能完全取代心臟起搏器，但研究結果為生物治療提供了重要資訊，例如以基因或細胞為基礎的起搏器治療心律異常，並加深了科學家對人類心跳產生和傳導機制的理解。
「這項研究若有成果，即使未能完全取代心臟起搏器，也可作輔助作用。現時起搏器的壽命只有7年左右，但利用人工竇房結細胞，起搏器的壽命可延長至20年。那麼，年輕病人一生可能只需做一次植入手術。」
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