我們是否能在人體外培養骨頭呢？

在不久以後，這極可能成真，

在了解這可能性之前
我們應該先看一下，

骨頭如何在人體中自然的生長。

在胎兒時期，大多數的骨頭是柔軟
且富有彈性的軟骨。

製造骨頭的細胞以鈣和
磷酸鹽所組成的

海綿狀礦物晶格取代軟骨。

造骨細胞，
是一種專門製造骨頭的細胞，

能使更多的礦物質沉積，
讓晶格變的更硬，

賦予骨頭強度和韌性。

雖然晶格本身
不是由活的細胞所組成，

但由血管、神經及
其他活的組織所構成的網絡

皆通過其建構的特殊通路及通道。

而在整個成長的過程當中，

眾多的造骨細胞強化了骨骼

保護內臟，讓我們能活動，

製造血球等等。

但是光靠造骨這項最初的功能

並不足以讓骨頭
變得強韌且具功能性。

假設你用這樣製造的骨頭，

加上肌肉，

然後試著舉一重物，

骨頭可能會在應變的作用下斷裂。

然而這卻不常發生在我們身上

因為我們的細胞會不斷的強化

在使用過的地方製造新的骨頭，

這就是我們所謂的沃爾夫定律。

然而，用來製造骨頭
的材料來源卻是有限的

所以，這全新加強版的骨頭

要有充足的材料下才能形成。

還好，負責製造骨頭的造骨細胞

有個功能相反，
專職回收的破骨細胞。

破骨細胞以酸和酵素酶
將無用的礦物晶格拆解

這樣就可以提供
更多原料給造骨細胞。

而太空人為何
要在太空軌道中不斷運動的主因

是因為在無重力狀態下
骨骼缺乏應力作用。

如沃爾夫定律所示，
在缺乏應力作用的情況下

破骨細胞會比造骨細胞要來的活躍，

會造成骨質密度和骨頭強度的流失。

當骨頭斷裂，
你的身體有個驚人的機制

將破損的骨頭修復，
就像斷裂從未發生。

但是像一些特殊情況，如癌症切除，

創傷，或是基因缺陷所造成的傷害，

超過身體自我修復的能力。

過去用來填充骨頭破洞的物質
包括金屬、

動物的骨頭，

或捐贈者的部分骨頭，

但這些都不是最佳的方案，
因可能造成感染

或被患者的免疫系統排斥，

或不能執行健康骨頭的大部分任務。

最理想的方法是
用患者本身的細胞培育骨頭

專門為骨頭破洞形狀製作的。

這正是科學家們在嘗試的作法。

作法如下。

首先，醫生們將病人的
幹細胞從脂肪組織取出

用斷層掃描來確認
骨頭破損部位的尺寸大小。

用得到的尺寸製造模型，

用 3D 列印的技術，

或是雕刻脫細胞的牛骨。

就是將全部細胞脫除後的骨頭，

留下如海綿狀的礦物晶格。

接著，
他們將患者的幹細胞加在晶格上，

將它們放入生物反應器中，

一種可模擬體內
各種環境條件的機器。

溫度、濕度、酸度和營養成分

都必須調整到剛剛好，
適合幹細胞進行分化

成為造骨細胞和其他細胞，

在晶格上生長，

再用活的細胞組織來塑造。

但我們遺漏了一件事。

還記得沃爾夫定律嗎？

人造骨頭必須經歷真正的壓力，

要不然只會變得脆弱易碎，

所以生物反應器
會持續在骨頭周圍灌入液體，

製造出的壓力
讓造骨細胞增進骨頭密度，

把所有加在一起，約等 3 週，

活體骨頭在反應器中
已準備好被取出。

移植到患者的體內。

雖然未能確認此方法
是否適用於人體，

實驗室培養的骨頭
已成功移植在豬

以及其他動物的身上，

預計最早會在 2016 年進行人體實驗