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我们这代人,也许是“最后一代原装人”?

 

还记得《西游记》里孙猴子跟随菩提老祖学艺,这也不学那也不学,就是要学“长生不老”,而菩提老祖背地里三更半夜地教给孙猴子的本事,正是有名的“七十二变”!从科学上讲,怎么才能做到“长生不老”?绝对的长生不老目前是不可能的,但以现代医学的水平,让大家活得更长、活得更好还是可能的。就像孙猴子的换头术——一个器官坏了,我们就换一个,再坏了就再换,似乎就可以说是长生不老了?再生医学就是研究这方面的一个学科。


    可是怎么才能做到器官坏一个就换一个?就要用到孙猴子的“七十二变”了——找出一些会“七十二变”的细胞,让它们变成所有我们需要的类型的细胞,组成我们需要的器官就行了。这些细胞正是我们所说的“干细胞”。再生医学就是以干细胞为“种子”,培育出器官组织等,来替换被损伤的、自身病变或衰老的器官组织。所以,美国《科学》杂志1999年将干细胞研究列为世界十大科学成就的第一,排名尚在人类基因组测序和克隆技术之前。

我国人口“老龄化”的速度已快于世界“老龄化”速度,而且还呈现出“未富先老”的特征。怎么办?大家都寄希望于“老有所医”。如果每个老人都健健康康,不但不需要耗费社会资源,还能继续发挥余热,创造社会财富,问题是否就能轻松解决了?所以减缓、制止甚至逆转衰老过程,正是再生医学所要达到的目的之一。

最近都在讲精准医学,大致可以理解为一种“根据每个患者的个体特征‘量身定制’的治疗方法”。针对不同的病情,有目的地修改基因是精准医学的一大重点与难点。从另一方面来说,干细胞技术带来的再生医学,也应该算是精准医学的一个重要部分。然而什么是干细胞技术,很多人并不真正了解,只知道市面上已在热销什么干细胞面膜、面霜,流行什么干细胞美容,似乎那就是个可以令我们青春永驻的秘方。事实上,经过专家及国家卫生部门证实,目前一些所谓“干细胞美容,用自己的细胞修复疤痕”还都只是一个骗局。干细胞技术远不像你我想象的那么简单。

概念

 

干细胞大家族

干细胞可是一个大家族,根据不同的分法可以分为以下几类。

根据它的发育等级和分化能力,可以分为全能干细胞、多能干细胞和单能干细胞。

全能干细胞,顾名思义就是啥样的细胞都能变,实际上全能干细胞能形成一个新的生命个体。也就是说,从这一个细胞出发,经过分裂、增殖、分化最终可以得到一个完整的生物。目前,对人体来说这样的细胞只有两种:一是,受精卵;二是,四分体时期的细胞(有的科学家认为四分体时期的细胞也具备全能性,不过没有达成广泛共识)。可惜的是,后者以目前的科学技术还没有办法把它们分离出来传代培养(就是让它们不停地分裂还能保持原有的功能特点),所以我们实际上很少研究它。

多能干细胞与全能干细胞的区别,是后者“啥都能变”,前者却是“能变很多种”。也就是说,多能干细胞可以变成几种不同的细胞,但不是所有种类的细胞都能变,比如“造血干细胞”,所以它们永远没办法形成一个完整的生物个体。

单能干细胞自然就是只能变一种至多是两种细胞的干细胞。

其次,根据干细胞的来源,我们还可以把它们分成胚胎干细胞和成体干细胞。最新的研究中还有一类新的干细胞,就是诱导多能性干细胞。

热门美剧《实习医生格雷》第七季里有一集,讲到一个小女孩因为肿瘤失去了气管,医生们用她自己的干细胞再造气管,进行移植的故事。虽然这个故事被讲得错漏百出,但利用自身的干细胞治疗和修复机体,确实是现实中已经被广泛应用的一系列技术了。这些医疗手段的基础就是成体干细胞。成体干细胞正是在现实医疗中应用最多的干细胞治疗手段。

另一部被改成电影的朱迪·皮考特最著名的小说《姐姐的守护者》,讲的则是关于干细胞治疗的道德拷问:小女孩安娜的出生就是为了用她的干细胞来治疗自己姐姐的病,后来她将自己的父母告上法庭,要争取自己的“身体支配权”,最终却因车祸而亡,留下了健康的肾脏,还是捐给了自己的姐姐。这里提到的治疗使用的正是胚胎干细胞。这一研究已引来一系列质问:胚胎算不算人类?什么样的胚胎就应该被当作“人”来尊重?为了拯救一个生命而创造另一个生命是否道德?等等。

此外,2008年有一部很好看的电影《本杰明·巴顿奇事》,由布拉德·皮特主演,讲一个婴儿一出生就是一副古稀老人的状态,被寄养在老人院,结果居然越长越年轻,最终变成了一个婴儿死去了。抛开它的哲学内涵不谈,人世间是不是真的会有这样的“奇事”呢?事实上,作为一个“人”当然不会有,但是“人”的细胞却确实可以“越活越年轻”——当然,这是在科学家们的调控之下做到的。这就是我们所讲的“诱导多能性干细胞”。

研究

 

干细胞技术令再生不是梦

事实上,人体之所以有一定的再生能力,主要是靠着成体干细胞。比如,表皮的再生、血细胞的换新、头发指甲的生长之类。关于再生医学中的成体干细胞的研究,最早始于20世纪60年代对造血干细胞的研究,造血干细胞目前为止是应用得最成熟的成体干细胞,可应用于治疗多种血液系统恶性肿瘤、某些实体瘤、某些自身免疫性疾病和某些遗传病;之后,人们又发现了对皮肤的修复和再生至关重要的上皮干细胞、在神经组织中起重要作用的神经干细胞等。

还记得系列科幻电影《超人》的主要扮演者克里斯多夫·李维吗?身高193公分、拥有美国康乃尔大学学历的李下,不幸于1995年参加马术比赛时摔落马下,脊椎严重受伤,颈部以下全部瘫痪。但他一直努力想要重新站起来,不仅离开了病床积极接受复健,更致力于推动胚胎干细胞的研究,只可惜他最后还是于2004年因为心脏衰竭在纽约过世,终年52岁。或许有一天,科学家们可以依靠神经干细胞的研究,让这些“折翼的天使”重新康复。

胚胎干细胞的研究从长远来讲,在再生医学中也具有更辉煌的前景。比如生殖系干细胞的研究,就可以被用来研究不育不孕症,为千千万万没有孩子的家庭造福。现在医学研究中,用“核移植”的方法来获取胚胎干细胞,其实已可以避开部分伦理道德的争议。

此外,诱导多能性干细胞则无疑是最近几年干细胞学界、甚至是生物学界最重要的发现。最重要的优势就是,它规避了胚胎干细胞研究的伦理壁垒,用成体干细胞来培养出胚胎干细胞,完全可以做到“用你自己的细胞治疗你自己的疾病”。

总之,现代的再生医学早已经取得了飞速的发展:2004年8月,德国科学家斯米勒等人成功地复制了一位56岁患者的下颌骨,就像吴宇森的电影《变脸》一样,那位原本不能正常进食的患者成功地获得了一张“新脸”,而且还恢复了正常的饮食生活。

斯米勒等人先用电脑扫描,模拟出患者下颌骨的尺寸大小,做出钛合金的金属支架,再从患者的骨髓中取出骨髓干细胞,与生长激素混合在一起,涂抹在钛合金金属支架上,一起移植在患者的右肩胛骨里,经过8个星期的“体内”培养之后,成功的复制出了患者的下颌骨。他们再将培养好的下颌骨取出,移植到患者的下巴上,这样,患者就成功地得到了一个“新下巴”。这是世界上首例成功使用背部肌肉血液培养下颌骨的案例。

后来,美国俄亥俄州克利夫兰的亚特里奥赛特公司利用约翰霍普金斯大学研究出的一种以纳米纤维为基础的体外细胞扩增的新技术,还可以利用造血干细胞在体外大量生产血液。

近年来新进展、新成果简直令人瞠目结舌。有人提出,我们这一代人也许是“最后一代原装人”,因为再生医学的发展可以使我们活到120岁、150岁甚至更长。在这100年左右的时间里,人类科技的发展就有可能使我们“长生不老”——又也许是可以不要肉体,只把我们的意识保留在计算机中,云云。

应用

 

干细胞组织将成为“产品”

美国杰龙生物医药公司2010年10月11日宣布,佐治亚州亚特兰大“牧者中心”医院已于2010年10月8日利用该公司培植的GRNOPC1人类胚胎干细胞,展开全球首宗人类胚胎干细胞治疗的人体临床试验。

在我国,20世纪60年代就开始了骨髓干细胞移植方面的研究;1992年第一个骨髓移植非亲属供者登记组在北京成立,“中华骨髓库”正式接受捐赠(2000年11月改名为中国造血干细胞捐献者资料库);2002年,北京建立了脐带血干细胞库;2009年上海成立了国家干细胞工程技术研究中心医学转化基地。

最新数据显示,目前全球大约有600项临床试验均涉及干细胞治疗。

目前研究中应用干细胞治疗的疾病主要还有:神经系统的阿尔茨海默病、帕金森病;血液病中的白血病、镰状细胞贫血症、地中海式贫血;心肌梗塞;骨组织类的软骨缺损、退化性关节炎;肌营养不良症;糖尿病;肝炎;皮肤烧伤;脊椎损伤等。

总之,以干细胞为主的用于再生医学的人体细胞组织,现在已经成为一类“产品”,正在走向“产业化”道路。对这一类产品的监控,已经在各国法律中提到了议事日程上来。对于普通老百姓来说,所要知道的就是,从正规来源获得的、用来修复我们的组织器官的,无论是干细胞还是用干细胞构建的组织、器官,都是在国家的严密监控之下,有严格的法规规定的,其安全性和可靠性还是可以信赖的。

一旦一类科学研究走上了产业化之路,它可以说就走上了“发展的快车道”,在利益的驱使下,这项研究将不只是国家资助下的实验室研究,而会扩展到商业和工业领域,这无疑是广大患者的福音。可见,不久,再生医学的发展将大有可为。

有问有答

Q:为什么壁虎断尾后可长出新尾,人断手后却不能长出一只新手呢?

A:因为人类是高等生物,而越高等的动物,这种再生能力越弱。最典型的例子就是蝌蚪-青蛙:当它还是蝌蚪时,失去的尾巴是能长回来的,可是当它成为了青蛙,就失去了这种再生能力。

再生其实可分为生理性再生和病理性再生。比如换牙、血红细胞的新旧交替,女生们来例假时子宫内膜的周期性变化、皮肤角质细胞的更换(也就是脱皮)等都是生理性再生。也就是说,实际上我们的身体可以自动地发生再生现象,最酷的是,我们实际上无时无刻不在再生中(强大吧)。病理性再生则是因为损伤而引起的再生,比如伤口的愈合(壁虎的尾巴就是一例)。但这种再生对于人类这样的高等生物来说,往往是不完全的,我们在损伤后所能重新长出来的,往往是没有功能的瘢痕组织,所以叫不完全再生。

从再生的机制来讲,每一个生物个体,都是由一个单个的细胞发育而来的,因此理论上讲,一个生物的任何一个细胞都有发育成一个完整的生物体的潜能,这就是所谓的细胞的“全能性”。对于植物来讲,几乎所有的细胞都具有全能性。而对于动物来讲,只有受精卵,以及某些胚胎干细胞才具有全能性。

Q:女儿国是神话吗?

A:“女儿国”的情况的确并不是只在神话传说中才有的。有一种叫“孤雌生殖”的模式,就是把雌性小鼠的卵母细胞拿出来,经过各种不同的物理的、化学的刺激,使其激活,形成二倍的雌原核,继而发育成胚胎,而从这样的胚胎中就可以分离出来胚胎干细胞。如果这样的胚胎继续发育下去,就会形成“没有父亲的小鼠”了。