全世界每年仅肾、心、肝病晚期患者分别有50万、30万和20万，器官总需求每年100万个，供体器官远远不能满足需要。除同种移植外，动物器官的异种移植将是解决供体来源的重要手段。1992年英国科学家已将人的基因导入猪胚胎，出生了世界上首例转基因猪，植入的人基因使猪的器官与人的免疫系统相适应，免疫排斥较小。1995年，美国学者把一头转基因猪的脑组织移入一位帕金森氏病患者的大脑获得成功，病人震颤消失。由于猪的器官和人的器官大小相仿，形态相似，繁殖力强，成长迅速，因而其心、肝、肾、肺和其他器官均可供移植，转基因猪将成为人类未来的器官工厂。动物器官的异种移植将是21世纪器官移植的主攻方向。
何谓人体器官移植
把一个有病的、失去功能而且治不好的脏器用手术方法切除后，换上一个好的器官来代替它，这就是通常说的“器官移植”。最早做器官移植的脏器是肾脏。肾移植自1954年第一次成功以来，全世界已有数以千计的肾脏病人施行过这个手术。现在，已逐渐成为治疗慢性肾炎、多囊肾或因外伤而失去双肾病人的一种重要治疗方法。肾移植的成功，为器官移植开辟了道路，也带动了其他脏器的移植，心脏移植、肝脏移植和骨髓移植等也已相继兴起。肺、胰与胰岛、甲状旁腺和小肠等脏器的移植也在研究与试用。近年来在以前视为几乎不可能的脑移植方面也有了引人注目的进展，通过给帕金森氏症患者移植胎儿脑细胞已使几十名患者的病情明显好转。
在器官移植中遇到的最大的问题就是从别人身上移植来的器官会被自身的免疫系统当做“外来者”，而发生排斥反应，带来许多严重的问题，导致手术失败，甚至造成病人死亡。通过科学家的努力，这方面已取得很大进展。有人预测，在不太远的将来，人类将用基因工程手术和细胞移植等先进的技术来代替现在的器官移植手术。现在做的器官移植一般都是人与人之间的移植，就是把器官从一个人身上移植到另一个人身上。医生们把这种移植叫做同种异体移植。如果把一种动物的器官移植到另一种动物身上，则叫做异种移植，异种移植目前还处于研究阶段。
人造器官的前景如何
人类运用科学技术仿造的人体器官，叫人造器官。把这种人造器官移植到人体中，既可替代有病的失去功能的自身器官，又可大大减少或基本避免移植来自别人体内的器官所引起的免疫排斥反应。
它的研究始于19世纪后半叶，现已有数十种人工器官用于临床，如人工骨骼和关节、人工血管、人工喉、人工耳蜗、人工瓣膜、人工肺、心脏起搏器、人工肾、人工心脏、人工血液、人工肝脏、人工胰脏、辅助装置等。关于人工器官研究的趋势是，由短期使用到长期使用，由代替部分机能到代替全部机能，工艺上小型、可移动、可植入。近几年，又陆续发现和研制了许多更先进的人造组织和器官。如从螃蟹等动物壳中提取甲壳质制成的人造皮肤，应用于烧伤病人的治疗，取得了理想的效果。法国开始使用一种蛋白质组成的生物胶，用来粘接皮肤、肌肉和骨头，使外科手术变得方便多了。日本学者还研制成了适于给各种血型的人输血用的第三代人造红血球。借助先进的电子技术制成的假肢，已经能够直接接受神经系统控制，而真正近乎取代天然肢体的功能了。
科学家还用一种极其微小的自动化仪器，连续测定血中葡萄糖浓度，并指挥一个微型泵，按照计算结果向血中补加胰岛素，维持血糖浓度恒定在最适当的水平。这种仪器小到可以植入病人体内(或附在体外)，事实上代替了糖尿病人胰腺分泌胰岛素的功能，所以叫“人工胰”。最难仿造的肝脏，也由日本科学家制成了。虽然它是由人工在体外培养的肝细胞组成的，但无论如何，它已经能代替肝的功能，使严重的肝病患者借此生活下去。
在不久的将来，巧夺天工的人造器官将不仅能挽救伤残病患者的生命，使他们过正常人的生活，而且会在更广泛的领域里造福于人类。因为，一些先进的人造器官，在功能和原理等方面已超出了人体天然器官。如利用蝙蝠判断障碍物的原理，研制出的能发出和接受超声波来“看”障碍物的盲人眼镜。还有神通广大的“电子鼻”、“蛙眼”、“电子耳”等，虽然不是用于人体修补的，但在军事、工业等广阔的领域中发挥着作用。
头颅也可以移植吗
在20世纪，现代科学技术已能成功地进行心脏、肝、肾等人体重要器官的移植。新世纪，人们将把眼光转向一个新的目标——头颅移植。
美国俄亥俄州克利夫兰市立医疗中心神经外科主任罗伯特·怀特，20世纪70年代曾做过动物试验。他把一只猴子的头部及紧靠头部的一段脖子切割下来，在此前，他曾对这只猴子进行了驯化，使之能通过眼睛的活动对各种刺激(颜色、气味和音响)作出反应。手术中，被麻醉的猴子用几根塑料管连接起来，这些管子是用来向被移植的头部供血和供氧的。
这种手术，移植过程所用的时间是成败与否的关键。只要血液循环被切断3分钟，大脑就会受到不可逆转的损伤，甚至会坏死。为了使血液循环放慢，必须降低大脑的温度。为此，怀特把从股动脉流动的血液改道，流经一根管道，使之在注入颈动脉之前，通过一个冷却器。这样就可以降低大脑温度，使血液循环放慢，不需要进行体外供血和人工供氧。
当接受移植的猴子从麻醉中醒来时，眼皮上下动着，不仅能对光线、音响、和颜色作出反应，还能做出咀嚼、吞咽和喝水的动作。遗憾的是这只猴子从脖子到脚掌完全瘫痪，不久就死去了。目前，医学界认为，头颅移植存在的问题，一是异体排斥现象，接受移植的身体自然不会认为这颗头颅是自身的一部分，因而免疫系统就会将其隔离，使移植的器官坏死。二是如何避免身体完全瘫痪，身体瘫痪的原因是大脑和脊髓的固有联系被切断。代之而起连接身体和大脑的，是一根长管。管内约有800万根细导线，即使是最先进的显微外科技术，现在也无法使这些器官重新连接起来。我们的大脑是宇宙的第一大奇迹，至今，还是人类知识中的未知数。科学家认为，在新世纪，人类将全面揭开大脑之谜，脑移植手术将被运用到人类自身。
基因治疗是怎么回事
基因病也就是遗传病，或者说是由于遗传物质的改变而导致的疾病。但在人们过去的概念中认为，遗传病是指与生俱有的，即从父母那里遗传而来的疾病。随着现代分子生物学的发展，人类对遗传病有了深入的认识。目前认为遗传病可以从父母那里遗传而来，也可以不从父母那里遗传而来。比如说，癌症虽属于基因病，但并非都从父母那里遗传而来，而是后天生活中由于病毒的感染，或其他原因引起基因发生变化而致病的。在这种意义上来说，用基因病一词代替遗传病更具科学性。
基因病可以分为单基因病、染色体病、多基因病三大类。
单基因病是由于人体遗传蓝图中的某个基因发生变化而引起，常常导致了人体代谢或发育的不正常。这种单基因病人的父母有时看上去很正常，但实际上父母双方各带有这个致病的基因，只是“隐藏”着不表露出来而已，这叫“隐性遗传”。但是，有的单基因病人的父母中也有人发病的，这种则称为“显性遗传”。
染色体病与单基因病不同，不是一个基因出了问题，而是病人多了或少了染色体。例如，有的病人多了整条21号染色体，尽管这条染色体上所有基因都正常，结果却会出现唐氏综合征(也称先天愚型)。多基因病也称多因子遗传病。多基因病比较复杂，由多个基因造成。有时所有基因都正常，但这些基因综合在某些个体身上，便会出现严重的病症，例如心脏病、多种瘸症、冠心病等许多常见病。多基因病还受环境、个人生活方式等外界条件的影响，经常有家族发病史，但没有像单基因病那样有特征性。
基因病严重地侵害着人类，特别是不幸的病人家庭。据统计，小儿科收入的小病人中有1/3的病人同遗传病有关。15岁以下儿童的死亡率中，遗传病占有相当大的比例。人类对基因病目前还没有真正根治的办法，因此，早期诊断和预防显得特别重要。例如，禁止近亲结婚、婚前和产前遗传检查和遗传咨询、提倡优生优育、对易患病家族成员及早给予咨询以防患于未然等。由于现代医学、细胞学和分子生物学等科学领域的发展，人类对这些疾病的致病原因有了相当深入的了解，这些科研成果为我们对遗传病的诊断和预防提供了有力的手段。举世瞩目的人类基因组的全部DNA顺序分析已在21世纪初完成，同时，疾病的基因治疗也是现代医学和生物学的主攻方向，不远的将来，人类将有能力根据人的遗传蓝图来修复致病基因，根治遗传病和其他疾病。
基因治癌有哪些诀窍
癌症的诊断与治疗是人们抗癌的最后一个环节，更直接地关系着一个人的安危。如果说癌症的普查与预防是人类与癌魔的“无形的大战”，那么癌症的诊治便是与癌魔的“肉搏”了。
寻求癌细胞与正常细胞的本质差异是诊断和治疗的关键所在。迄今难以发现较早期的癌，难以专一性地杀灭癌细胞，以致不论化疗、放疗，在杀伤癌细胞的同时也杀伤了正常细胞，原因便在于区分不出正常细胞与癌细胞有何本质不同。只有破译了人类的全部遗传信息，弄清人类大约10万个基因在染色体上的排列顺序、DNA的分子组成、其功能及作用方式等，人们才能了解诸多疾病，尤其是癌症的发病机理，才能真正使癌症的治疗“有的放矢”，使诊断“准确无误”。
中国古代的医学家及哲人们早在公元前2700年便已提出“治病必求其本”的概念。癌症无疑也是一种基因的疾病，它的形成或是癌基因的激活，或是抑癌基因的失活等。因此，对癌的根本治疗也须从基因下手：或恢复抑癌基因的功能；或克制癌基因的功能；或干脆将癌细胞统统杀绝。这种从基因着手治疗癌症的方法称为“癌症的基因治疗”，目前所采用的方法大致有如下几条：
肿瘤遗传相关基因治疗。就是将抑癌基因或是能使癌细胞“自杀”的基因等导入癌细胞，让它们阻止癌细胞增殖，或干脆让它们“自毙”，从而治愈癌症。肿瘤免疫相关基因治疗将与免疫系统功能相关的基因导入某种靶细胞，让它们产生更多更有效的抗癌细胞因子，增强对癌细胞的免疫反应，从而达到抑制癌的细胞生长、排斥肿瘤组织与防止其转移的目的。
肿瘤药物相关基因治疗。将化疗药物抗性基因导入患者正常骨髓细胞，或将化疗药物敏感基因导入癌细胞，一方面保护造血细胞免受抗癌药物的杀伤，不致造成贫血等毒副作用，同时又使得癌细胞更多地被药物所杀灭。目前，人们还在思考探索着能否“改造”癌细胞，使它能“改恶从善”。目前，肿瘤化疗主要着眼点是杀灭癌细胞，因此所用的药物多为“细胞毒”，一方面它缺乏选择性，即不论癌细胞或正常细胞都会受到伤害，只不过癌细胞受伤更严重罢了。另一方面，又由于它们毒性太大，病人会有强烈的反应。为此人们想到能否找出一条让癌细胞“改恶从善”的途径。
科学家们发现许多恶性细胞，都可在某些药物作用下，变得“温驯”起来，如不再无限制地分裂繁殖了，不再贪得无厌地摄取营养物质了，将它们接种到缺乏免疫力的鼠体内不长瘤了，等等。这便提示科学家们“癌细胞原来也是可以改造的”。迄今科学家们已发现许多类这种可“改造”癌细胞的化学物质，并称之为“癌细胞分化诱导剂”。相信在21世纪中，科学家们一定能找到更有效而无毒性的癌细胞分化诱导剂，这样治疗癌症便不一定只能采用极端的“斩尽杀绝”的办法了。
此外，科学家们还在探索如何让癌细胞“自我了断”，以治疗癌症。近来研究表明，癌症的形成固然与细胞过度增殖有关，但也与该死去的细胞不死有关，这也是癌症发生的原因。原来，正常细胞中存在着“自杀基因”，它到一定的时候便行使“死的召唤”任务，让细胞死去。但是，一旦细胞“自杀基因”忘记了自己的使命，细胞便不会自动“凋亡”了。为此科学家们正想方设法“唤醒”癌细胞中的这种“自杀基因”，从而让癌细胞自我了断。事实上科学家们已在实验室里找到一些药物或技术，可使癌细胞自毙。相信在21世纪里，这一突起的“异军”将发挥出很大的作用。新世纪将是辉煌的时代，其所以辉煌，也正包括了人们最终战胜癌魔这一伟大创举。
目前生物医学工程研究侧重哪些方面
生物医学工程是20世纪50年代新兴的边缘学科。它综合了工程学、生物学与医学的理论与方法，研究生物体，特别是人体的构造、功能、状态和变化等生命现象，研究和开发为诊断、防病治病及人体功能辅助等医学应用服务的人工装置和系统的学科。它是在电子学、微电子学、现代计算机技术、化学、高分子化学、力学、近代物理学、光学、射线学、精密机械和近代高技术发展的基础上，与医学结合的条件下发展起来的，其学科领域十分广泛，并在不断发展扩大，是各国竞相发展的高技术之一。
目前生物医学工程的研究有以下几个方面：
基础理论：包括生物力学研究，运用力学理论和方法研究生物组织和器官的力学特性，研究机体的力学特征与其功能的关系，其研究成果对了解人体患病机理及确定治疗方案有重大意义，也可为人工器官和人工组织的设计提供依据，如人工骨骼的研制。生物控制研究，主要研究生物体内各种调节、控制现象的机理，进而对生物体的生理和病理现象进行控制，以达到防病治病的目的。生物效应研究，研究光、声、电、磁辐射和核辐射等能量在体内的传播、分布及其影响和作用原理，确定其在医疗诊断和治疗时的危害和作用。生物材料研究，确定各种金属、非金属、复合材料、高分子材料等制作各种人工器官时，对其强度、硬度、韧性、耐磨性、化学稳定性、无毒性、与机体组织或血液的相容性等的要求。
