羊水干細胞：干細胞研究的漂亮轉身

干細胞有新來源——羊水

2007年是干細胞研究取得重大突破的一年，尤其是關于羊水的課題。研究人員認為，從羊水中提出的干細胞，簡稱AFS，具有激發人體內已知含有的220種專有干細胞中絕大多數并不是全部的潛能，從而可能在胚胎和成人之間的AFS干細胞之間發揮某些作用。最重要的是，AFS比較容易取得，可以通過產前例行的羊水診斷取得足量的羊水；另外還可在“產后”即產婦生完孩子后取得AFS干細胞。想想看，現在美國每年就會有400萬嬰兒降生，AFS具有相當廣闊的未來研究前景。

干細胞研究在2007年獲得了巨大突破，有幾個顯著標志，例如，從羊水中獲取干細胞，通過轉基因方法從皮膚細胞培育類似胚胎干細胞的全能分化的干細胞等。從羊水獲取干細胞被美國《時代》雜志評選為2007年度十大醫學突破之一，而皮膚細胞經“基因直接重組”后可以轉化成為具有胚胎干細胞特性的細胞則被美國《時代》雜志評為2007年十大科學發現之冠。

從羊水中攝取干細胞

人體干細胞分兩種類型，一種是全能干細胞，從理論上講，它可以通過誘導形成人體的任何類型的細胞，也可以說能直接克隆人體。另一種是多功能干細胞，可復制各種內臟和組織。全能分化的干細胞無疑對于人類是一件很大的幸事，因為干細胞在治療白血病、癌癥、白癜風、心臟病、帕金森氏綜合征、糖尿病、皮膚燒傷、老年性癡呆等人類許多頑癥方面都有不可替代的重大作用。在上個世紀末的1999年，美國《科學》雜志甚至把干細胞研究評為21世紀10項重要的研究領域之首，而且位居人類基因組計劃之上。

但是，干細胞研究一直被倫理困擾。因為，要獲得全能分化的干細胞似乎非胚胎干細胞莫屬。而從胚胎中提取干細胞又為世界多數國家的倫理和文化所不容。美國雖然引領著世界科技的潮流，但在干細胞研究上被倫理卡得最死。這體現在總統布什兩次否決了推進和批準干細胞的議案。

布什于2006年7月19日首次否決了支持胚胎干細胞研究的法案，理由是這項法案支持利用無辜的人類生命為其他人牟取醫學利益，謀殺(胚胎)是錯誤的。為了科研目的，給予生命，又讓它死去，這是讓人無法接受的。2007年6月20日，布什再次否決了國會提交的放寬聯邦政府資助胚胎干細胞研究的法案，理由始終如一：這樣的法案一旦通過并變成法律，美國納稅人的錢就會“被迫用于故意摧毀人類胚胎”，而這是他本人“不能跨越的道德底線”。

與其說這是布什的底線，倒不如說是人類倫理底線的一種反映，因為相當多的人認同布什的這一觀點。意識到這一點，研究人員開始尋找其他途徑。從羊水中獲取干細胞就成為研究人員的選擇之一。

2007年1月7日，美國的德·科皮(De Coppi P)等人宣布，從羊水中可以分離出多能干細胞(能分化為多種類型的干細胞)。

研究人員在羊水中發現的只是少量的干細胞，估計只占1％，并將這類細胞命名為羊水液體來源細胞(AFS細胞)。在實驗室中，研究人員使這種干細胞分化成肌肉、骨頭、脂肪、血管、神經和肝臟細胞。這表明在不破壞人類胚胎的情況下，胎盤和羊水也可以提供更多的干細胞。而且，從孕婦胎盤羊水中提取的這種干細胞，有別于胚胎干細胞或成人干細胞，卻兼具這兩種干細胞的功能。

從羊水中提取干細胞的具體做法是，孕婦需要進行羊水診斷來確定胎兒是否正常發育，研究員可利用羊水診斷中廢棄的羊水樣本來提取干細胞，當然還可以從產前遺傳疾病檢查所需的羊水診斷中提取，也可以從產后的羊水中分離干細胞。這些情況提取干細胞對母體和胚兒均無害，不會像胚胎干細胞研究那樣扼殺胚胎。只要配型合適，理論上，10N份這種干細胞就可以滿足美國大部分的干細胞移植需要。

當然，也有研究人員認為，這一方法要應用到臨床和研究還需要很長時間，而且在實際提取中還有困難。例如，收集羊水就有問題。如果是自然分娩，羊水會穿破并流到地上去，收集羊水相當困難-剖腹生產雖可收集羊水，但卻會影響生產的過程。所以，從羊水中提取干細胞并不能完全代替胚胎干細胞。

條條大道通羅馬

除了從羊水中提取干細胞，還有其他研究人員在探索和思考不必從胚胎獲取干細胞。2007年10月初，創造世界上第一只克隆羊多利的威爾穆特和其領導的研究小組決定不再進行細胞核轉移研究，11月17日威爾穆特更是公開宣布這一決定。他們認為，利用日本科學家的新技術可以在5年內提供一種更好的、倫理上更能被接受的醫用克隆胚胎。所謂新技術指的就是日本京都大學山中伸彌教授等人研究的一種將體細胞進行基因改造而成為類似干細胞的技術，而且已在實驗鼠身上做過試驗。

2007年11月20日，美國和日本的兩個科學小組同時宣布，他們成功地將人體皮膚細胞改造成了幾乎可以和胚胎干細胞媲美的干細胞。美國威斯康星大學詹姆斯·湯姆森(James Thomson)等人的研究發表在《科學》雜志，而日本京都大學教授山中伸彌(Shinya Yamanaka)領導的研究小組把報告發表在《細胞》雜志。兩個研究小組都借助逆轉錄病毒為載體向皮膚細胞中植入一組4個基因，通過基因重新編碼，使皮膚細胞具備胚胎干細胞的功能。而被改造過的細胞被稱作“誘導性多能干細胞” (inducedpluripotent stem cells，iPS細胞)。

iPS細胞成果擴大

干細胞研究的漂亮轉身并不僅限于把人的成體細胞轉變為iPS細胞，在此之后和之前，還有一些干細胞研究的出色成果。

緊接著皮膚細胞轉為干細胞后，美國馬薩諸塞州懷德海特生物醫學研究所的雅各布·漢納(JacobHanna)等人用皮膚干細胞對小鼠實驗治療鐮狀細胞貧血，獲得初步成功。研究人員首先從患有鐮狀細胞貧血癥的老鼠尾部提取細胞。隨后在提取的患病細胞中植入4個基因，使細胞基因重新編排，變成具備胚胎干細胞功能的皮膚干細胞。通過在實驗室中進一步誘導分化，研究人員把這些皮膚干細胞培養為成血細胞，以彌補引發鐮狀細胞貧血癥的基因缺陷，并把成血細胞注入病鼠體內。結果顯示，這些病鼠血液和腎功能都開始恢復正常。接受干細胞治療的患病老鼠，在一個星期內就幾乎完全痊愈。

這是醫學界首次采用源自患病體自身細胞組織的干細胞來治療嚴重的遺傳疾病，成功回避了利用外來血液或細胞組織可能產生的移植排斥反應。同時，把老鼠尾部細胞轉變成千細胞，也避免了采用胚胎干細胞進行治療的倫理爭議。這也意味著，對人治療鐮型貧血指日可待。

但是，如果要在人身上試用這種干細胞技術必須解決載體的安全問題。對小鼠的實驗是用逆轉錄病毒作載體，把特殊的基因導入小鼠的皮膚細胞中，然后讓皮膚細胞轉變成iPS細胞，而這種細胞與胚胎干細胞幾乎完全相同，能生成200多種細胞。在實驗中是用化學物質使這些iPS細胞長成健康的血液干細胞，并把血液干細胞移植到老鼠的骨髓中，使老鼠體內健康的紅細胞不斷增加，最后治愈鐮型貧血。

但是，如果進行人體實驗治療，現在不能保證逆轉錄病毒這種載體對人是安全的，經過誘導的iPS細胞也有可能轉變成癌細胞。如何解決載體物質是下一步要解決的問題。但已經有研究人員提出，可以用脂肪分子來代替逆轉錄病毒，把特殊基因帶進需要改造的細胞中，誘導它們成為iPS細胞。

干細胞轉身后兵分兩路

顯然，可以把目前的干細胞研究分為兩大類，一類是利用胚胎提取和創造干細胞，無論是人胚胎，還是人畜、人獸混合的胚胎，以及靈長類的胚胎，另一種就是對成體細胞加以轉基因誘導，使其轉變為干細胞，即iPS細胞。

與胚胎干細胞相比，iPS細胞當然在效率上占了優勢。但是，這是否意味著iPS細胞就會從此成為主流并一花獨秀呢?情況并非如此。就連成功地用iPS細胞治療小鼠鐮型貧血的漢納也表示，在繼續深化iPS細胞研究的同時。應繼續胚胎干細胞研究，兵分兩路或多點開花也許能更早出成果。因為iPS細胞尚不能完全取代胚胎細胞克隆技術。而且，很多研究人員認為，iPS細胞實際上還只是干細胞研究的一個分支。

對這個問題的解讀是，盡管iPS細胞是一個漂亮的轉身，但其自身仍存在不少問題，需要數年時間才可能把這項技術安全應用于臨床。其一，iPS細胞現階段的實驗方式存在潛在副作用。研究所使用的逆轉錄病毒載體可能使基因產生變異，引發腫瘤。因此，需要評估其安全性，并采用新的方法。而上面提到的用脂肪分子攜帶誘導轉變的基因是一種方式，另外一種方式則是根本性解決問題，即通過開啟基因的方式來實現重組，而不是對誘導變化的靶細胞采用插入新的基因拷貝(轉基因)來實現。

其二，盡管iPS細胞沒有胚胎干細胞那樣的倫理爭論和阻力，但它也可能產生新的倫理問題。例如，應用這項技術，或許能通過皮膚細胞制造精子和卵子，可以幫助那些有生育問題的患者。但也會出現濫用問題，因此有必要在制造和利用人體干細胞方面做出適當規范。

胚胎干細胞也不示弱

盡管胚胎干細胞存在很大的倫理困境，但這一領域的研究成果同樣精彩。有一些已經達到了進入臨床治療實驗。

2007年11月7日，胚胎干細胞技術研究公司Geron在美國神經科學協會年會上宣布，其藥物GRNOPC 1(GRNOPCI是人胚胎干細胞為基礎的脊髓損傷治療藥物)對脊髓損傷小鼠只需注射一次，在9個月內顯示了明顯的神經修復效果，而且注射GRNOPC 1入脊髓損傷處沒有加劇神經病理性疼痛。實驗至少證實了胚胎干細胞治療脊髓損傷有療效，而這一研究有望于2008年進入臨床實驗。

韓國抱川中文醫科大學附屬車氏醫院教授鄭炯敏和漢陽大學教授金炳洙帶領研究團隊將人類胚胎干細胞誘導分裂為血管內皮細胞，并且使用這種血管細胞成功治愈了患有下肢血管閉塞癥的實驗鼠。研究人員通過肌肉注射將胚胎細胞注入到11只染有下肢血管閉塞癥的實驗鼠腿部之后，4只鼠的下肢基本得到保全，3只鼠的下肢輕微壞死，另外3只鼠下肢完全壞死。而對照組10只實驗鼠中的9只下肢完全壞死，1只嚴重壞死。如果這一技術能應用到臨床，將會促進人類胚胎干細胞治療時代的到來。

由于人的胚胎極其短缺，英國研究人員準備使用母牛的卵子創造和研究克隆胚胎。做法是，把人細胞的DNA注入牛的去除了DNA的卵細胞中，創造一個混種“怪物”。這樣做的目的是要用這種胚胎提取干細胞以治療一些難治的疾病，如帕金森氏癥。進行這項研究的是英國紐卡斯爾大學和倫敦國王學院的研究人員。然而，這種做法必然會導致爭議。2006年這兩所大學的研究人員向政府申請許可證，不過去年的12月，英國政府表示要禁止這類研究。但與此同時，英國管理此類研究的“英國人類授精和胚胎管理局”(HFEA)同時表示要調查這個研究項目。

而在2007年的1月10日，HFEA又表示可以考慮這種研究，但必須要進行3個月的公眾咨詢。英國研究人員要創造的這種胚胎在世界一些國家也在試驗。由于把人細胞的DNA注入去除了細胞核的牛卵細胞中，生成的胚胎不可避免地會摻雜一些牛的DNA，主要是干細胞質中的線粒體DNA，但含量不會超過整個胚胎的0.5％。不過，這種胚胎是不允許植入女性子宮孕育的，只能在實驗室中發育到14天，之后就會毀掉。而在14天內可以提取胚胎干細胞進行研究，或發育成其他組織器官。

上述情況表明，干細胞研究在iPS細胞的漂亮轉身后，有望突破倫理限制的瓶頸，并且會在胚胎干細胞、成體干細胞和羊水或臍帶血干細胞幾個方向獲得成功。