讓人又愛又恨的干細(xì)胞

吳青峰

器官再生，往往來源于生物體內(nèi)無處不在的體干細(xì)胞。但不幸的是，許多生物在進(jìn)化過程中，慢慢喪失了器官再生的能力。

自然界中有一群生物擁有非常強的器官再生能力。蠑螈的大腦被摧毀后，可以再生出一個大腦;窩蟲被劈成兩半，可以像蚯蚓一樣長出兩條窩蟲;蜥蜴被切掉尾巴，可以像壁虎那樣再長出一條尾巴;斑馬魚的心臟被去掉以后，可以再生出一個心臟。

器官再生往往來源于生物體內(nèi)無處不在的體干細(xì)胞。但不幸的是，許多生物在進(jìn)化過程中，慢慢喪失了器官再生的能力。

人體中的體干細(xì)胞

人體里是否存在體干細(xì)胞呢？答案是肯定的。體干細(xì)胞分布在我們的皮膚、肺臟、腎臟、造血系統(tǒng)、肝臟以及腸道里面。

哈佛大學(xué)有一位科學(xué)家堅持不懈地進(jìn)行了長達(dá)17年的造假，說心臟里面也存在一群心肌干細(xì)胞。究竟有沒有心肌干細(xì)胞，是一個非常有爭議的話題。非常遺憾的是，我們身體里的體干細(xì)胞已經(jīng)喪失了器官再生能力。金庸小說里面的楊過被郭芙砍掉了手臂，不能再生出一個手臂;《封神榜》里的比干被挖掉了心臟，同樣不會再生出一個心臟。

這些干細(xì)胞在我們身體里面究竟有什么用呢？我們身體里很多細(xì)胞需要新陳代謝，腸道細(xì)胞每3～5天就需要更新?lián)Q代一次，皮膚細(xì)胞每8～40天需要更新?lián)Q代一次，紅細(xì)胞每120天也需要更新?lián)Q代一次。身體里的體干細(xì)胞就會源源不斷地產(chǎn)生新的細(xì)胞來補充消亡的細(xì)胞以維持身體組織、器官的功能。

現(xiàn)在最有效的干細(xì)胞治療的一種方式是用骨髓干細(xì)胞來治療白血病，現(xiàn)在已經(jīng)證實是高度有效的，并且有一套非常成熟的治療方案。

但醫(yī)療界現(xiàn)在也存在一些亂象。比如，對腦中風(fēng)患者給予神經(jīng)干細(xì)胞治療，對糖尿病患者給予胰島干細(xì)胞治療，對帕金森病或阿爾茨海默病的患者也給予干細(xì)胞治療。這些干細(xì)胞治療的方式進(jìn)行了一系列的臨床試驗，但療效有待進(jìn)一步考察。我們還是要持非常謹(jǐn)慎的態(tài)度。

骨髓干細(xì)胞移植

目前骨髓干細(xì)胞移植的手術(shù)方案非常成熟，我們可以把骨髓提取出來，純化里面的骨髓干細(xì)胞再移植到患者身上。骨髓移植最早出現(xiàn)在20世紀(jì)初，醫(yī)生可以把骨髓取出來，但是只能直接給患者口服。可想而知，這種做法是沒有療效的。

第二次世界大戰(zhàn)后，骨髓移植取得了突飛猛進(jìn)的進(jìn)步。1956年，紐約的托馬斯醫(yī)生對一個白血病患者進(jìn)行了骨髓移植，提供骨髓的供體是患者的雙胞胎兄弟，血型、免疫型與受體高度一致，所以這次手術(shù)取得了非常好的療效。

1957年，蘇聯(lián)的烏拉爾地區(qū)發(fā)生核泄漏事故后，有6名工程師的身體受到了高度輻射，他們被緊急送到法國接受骨髓移植。在這次手術(shù)中，只有一個人活下來，其他幾名患者都發(fā)生了非常嚴(yán)重的免疫排斥反應(yīng)。這次手術(shù)開啟了人類對免疫排斥反應(yīng)的研究，這種疾病被稱之為移植物抗宿主病，這在器官移植里面也是非常嚴(yán)重的疾病。

科學(xué)家很快就對骨髓里面的細(xì)胞成分進(jìn)行了研究。他們對小鼠進(jìn)行電離輻射，相當(dāng)于把小鼠放在受原子彈轟炸過的殘體里面。這些小鼠的造血系統(tǒng)都受到了非常嚴(yán)重的破壞，科學(xué)家再對這些小鼠進(jìn)行骨髓移植，他們發(fā)現(xiàn)骨髓細(xì)胞可以在這些小鼠的身體“安居樂業(yè)”“生根發(fā)芽”，再造出一個造血系統(tǒng)來。后來，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)在這些小鼠的脾臟里可以長出很多克隆或集落，每一個克隆或集落都來自一個骨髓干細(xì)胞。

做這項實驗的是加拿大科學(xué)家麥卡洛克和蒂爾，他們在骨髓里面鑒定出了骨髓干細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)這些干細(xì)胞可以自我更新，并且可分化成不同的細(xì)胞類型。例如，白細(xì)胞參與免疫反應(yīng)，紅細(xì)胞參與氧氣輸送，血小板參與凝血。

憑借這項研究，他們成為干細(xì)胞研究領(lǐng)域的先驅(qū)，獲得了2005年的拉斯克獎——諾貝爾獎的風(fēng)向標(biāo)。遺憾的是，因為其中有一位科學(xué)家去世了，所以他們沒有獲得諾貝爾獎。

大腦里的神經(jīng)干細(xì)胞

大腦里也存在一群神經(jīng)干細(xì)胞。神經(jīng)干細(xì)胞分布在大腦中不同的位置，主要包括側(cè)腦室和海馬。最近，有科學(xué)家發(fā)現(xiàn)第三腦室也存在一群神經(jīng)干細(xì)胞。

如果把大腦比作一個椰子的話，你把椰子剝開，里面的椰汁就是腦積液，包裹腦積液的一群細(xì)胞就是神經(jīng)干細(xì)胞。

神經(jīng)干細(xì)胞的來源

當(dāng)我們還是胚胎時，有一群非常年輕的神經(jīng)干細(xì)胞不停地分裂，“一生二，二生三，三生萬物”，創(chuàng)造了大腦。在大腦形成過程中，大部分的神經(jīng)干細(xì)胞“犧牲”了自己。但是有一群非常“溫暖”的神經(jīng)干細(xì)胞想要伴隨我們一生，它們就“冬眠”起來，伴隨著我們出生、成年、老去。但是在一些阿爾茨海默病患者中，這些干細(xì)胞的數(shù)量是明顯減少的。

這些成體神經(jīng)干細(xì)胞或者出生后的神經(jīng)干細(xì)胞，也會間歇性地活動一下，產(chǎn)生一些新生細(xì)胞，這些新生細(xì)胞可以促進(jìn)我們的嗅覺和學(xué)習(xí)記憶能力。

曾有一段時間，科學(xué)家非常熱衷于提升這些神經(jīng)干細(xì)胞的功能，以提高人類智商。當(dāng)大腦受到損傷的時候，這些神經(jīng)干細(xì)胞會被激活，產(chǎn)生神經(jīng)元和膠質(zhì)細(xì)胞。神經(jīng)元是我們大腦中處理信息的基本單元，它們可以處理信息、傳遞信息，讓大腦高速“運轉(zhuǎn)”起來。膠質(zhì)細(xì)胞在大腦里主要起支撐作用，龐大的數(shù)量構(gòu)建了幾億個復(fù)雜美麗的“建筑”，讓神經(jīng)元住在里面安靜地工作。據(jù)說，愛因斯坦大腦里面的膠質(zhì)細(xì)胞比正常人多，但是功能性的神經(jīng)元數(shù)量并沒有明顯的區(qū)別。

非常遺憾的是，神經(jīng)干細(xì)胞損傷修復(fù)能力非常差，它們可以產(chǎn)生神經(jīng)元，但更多的是產(chǎn)生膠質(zhì)細(xì)胞，最終造成一個膠質(zhì)疤痕留在大腦里。如何喚醒神經(jīng)干細(xì)胞在它們“冬眠”以前的本事？這是科學(xué)家孜孜以求的事情。

干細(xì)胞的兩面性

干細(xì)胞具有對細(xì)胞更新?lián)Q代、損傷修復(fù)的能力，但每一個硬幣都有兩面性，干細(xì)胞有時候也非常危險。

當(dāng)神經(jīng)干細(xì)胞發(fā)生特殊基因突變的時候，它們就會變成“小惡魔”，在大腦里制造出一個腫瘤。腫瘤會慢慢變大，擠壓大腦里的空間。現(xiàn)在對于腫瘤的治療效果是比較差的，我們通常運用手術(shù)方式對腫瘤進(jìn)行切除，但是藥物化療的效果非常差。有很多藥物剛開始對腦瘤的治療效果很好，隨后治療效果會慢慢變?nèi)酰@個反應(yīng)稱為藥物抵抗。

為什么會出現(xiàn)藥物抵抗呢？有一個假說是，當(dāng)神經(jīng)干細(xì)胞變成“小惡魔”——腫瘤干細(xì)胞的時候，它們會不斷地復(fù)制變成一個大腦腫瘤，這些腫瘤干細(xì)胞搖身一變又“冬眠”起來，變成“一副若無其事的樣子”，跟普通細(xì)胞沒有兩樣。

藥物可以殺死普通的腫瘤細(xì)胞，但是對腫瘤干細(xì)胞卻“束手無策”。當(dāng)藥物撤掉以后，腫瘤干細(xì)胞就再一次瘋狂地復(fù)制自己，形成一個新的腫瘤，這叫腫瘤復(fù)發(fā)。

現(xiàn)在有一些方案對腫瘤干細(xì)胞進(jìn)行殲滅，設(shè)計藥物去特異性地殺死腫瘤干細(xì)胞，同時把腫瘤細(xì)胞殺死，這樣的治療效果就會比較好。

為什么以前很難找到腫瘤干細(xì)胞？因為它們的群體很小，相當(dāng)于要在茫茫人海中，把一群偽裝成好人的壞人抓出來。

現(xiàn)在出現(xiàn)一種單細(xì)胞測序技術(shù)，對腫瘤里面的每一個細(xì)胞進(jìn)行地毯式的搜查，并詳細(xì)地去看它們的分子特征。這樣就可以把腫瘤干細(xì)胞的特異性標(biāo)記出來，再對腫瘤干細(xì)胞進(jìn)行特異性的殲滅，從而促成更好的靶向治療，這種治療方式遠(yuǎn)比以前用的普通腫瘤藥物效果更好。

中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所正在做這件事情，但是路還非常漫長。

難在哪里？一方面是怎樣能夠更好地開發(fā)利用內(nèi)源性的神經(jīng)干細(xì)胞;另一方面，要避免神經(jīng)干細(xì)胞發(fā)生不必要的基因突變產(chǎn)生腫瘤。對于外源性的神經(jīng)干細(xì)胞治療，要避免它們產(chǎn)生惡性突變。所有的干細(xì)胞治療都有一定的危險性，因此，接受干細(xì)胞治療要警惕！

我們真心希望能夠更好地開發(fā)利用內(nèi)源性的神經(jīng)干細(xì)胞，也希望能夠把外源性的干細(xì)胞更好地移植到人體內(nèi)，修復(fù)身體損傷，治療更多的疾病。

（作者系中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所研究員）

（編輯 宦菁 huanjing0511@sohu.com）