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比爾蓋茨曾經(jīng)預(yù)言，未來能夠超過微軟公司的，必定出現(xiàn)在生物醫(yī)藥領(lǐng)域。而如果要問近幾年什么生物醫(yī)藥技術(shù)最為火熱，那么無疑你將得到的答案是——干細(xì)胞技術(shù)。美國《時(shí)代周刊》評選出的2011年度十大醫(yī)學(xué)突破，排名首位的即是克隆干細(xì)胞技術(shù)。本文探秘，將為您揭開神秘的干細(xì)胞世界。
提起干細(xì)胞，首先我們將不得不感謝加拿大多倫多大學(xué)的兩名科學(xué)家Ernest A. McCulloch 與 James E. Till，他們在上世紀(jì)60年代的發(fā)現(xiàn)，為我們開啟了干細(xì)胞研究的大門。
那么我們就會(huì)有一個(gè)疑問了，為什么受精卵能發(fā)育成一個(gè)人，而造血干細(xì)胞只能發(fā)育成血細(xì)胞呢？它們的遺傳物質(zhì)不是一樣的么？
這就是我們細(xì)胞內(nèi)基因的神奇之處了！不同的組織細(xì)胞，雖然有著相同的遺傳物質(zhì)，但是他們面臨著各種調(diào)控方式，DNA甲基化，干擾RNA，組蛋白修飾等等，于是有的基因在肌肉組織里表達(dá)，但是在神經(jīng)里被抑制了，有的基因在血細(xì)胞里高表達(dá)了，但是在淋巴里又低表達(dá)，有的基因表達(dá)的蛋白在腦組織里被修飾成了圓形，在胃里又被剪切成了方形。所以當(dāng)受精卵發(fā)育成造血干細(xì)胞等其他成體干細(xì)胞的時(shí)候，某些基因被成功的調(diào)控，發(fā)生了變化，就像一個(gè)開關(guān)一樣。
科學(xué)家們一直試圖去尋找這個(gè)開關(guān)，這也是干細(xì)胞技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要方向，目前也逐步取得了一定的成果。一旦我們完全掌握了這些開關(guān)的控制方式，一扇嶄新的大門將完全打開。
干細(xì)胞技術(shù)成長之路：
1998年，威斯康星大學(xué)的James A.Thomson等從將人卵體外受精后，胚胎（實(shí)驗(yàn)照片）培育到囊胚期，然后提取內(nèi)細(xì)胞團(tuán)，成功的培育出了全能干細(xì)胞株。與此同時(shí)，約翰霍普金斯大學(xué)的John D.Gearhart從人工流產(chǎn)的胚胎中提取生殖母細(xì)胞，也成功培養(yǎng)出了全能干細(xì)胞株。這些由胚胎獲取的干細(xì)胞雖然很難像受精卵那樣發(fā)育出一個(gè)完整的個(gè)體，但是卻能夠發(fā)育成多種組織，如果能用這些細(xì)胞替補(bǔ)人體中那些老弱病殘的細(xì)胞，人類也許能夠克服很多種的疾病。
雖然胚胎干細(xì)胞有著非常大的應(yīng)用前景，但是也面臨著非常強(qiáng)大的社會(huì)輿論壓力，尤其是倫理上所面臨的問題。Thomson在培養(yǎng)胚胎干細(xì)胞之前，就曾咨詢本校的倫理學(xué)教授，教授憂心忡忡地問他：“將來如果把這些細(xì)胞注入老鼠，它們增殖并占據(jù)這些小動(dòng)物的大腦，那時(shí)候它究竟是人還是老鼠？（照片）”在美利堅(jiān)等西方社會(huì)眼中，生命源于受精卵，雖然囊胚期的胚胎還沒有認(rèn)知和意識(shí)，但是它畢竟有發(fā)育成一個(gè)生命的權(quán)利，怎能像小白鼠一樣在科學(xué)手里終結(jié)？Thomson自己就曾說：“提及胚胎干細(xì)胞，如果你絲毫沒有不舒服的感覺，那么你一定沒有足夠仔細(xì)地思考過這個(gè)問題。”因此，美國立法機(jī)構(gòu)對此戒心重重，直到2010年才首次批準(zhǔn)加州的Geron公司，使用人胚胎干細(xì)胞用于治療急性脊髓損傷患者。
干細(xì)胞福音：血荒
血荒，已成為最近幾年看病難中，最為突出的問題之一，手術(shù)停做，病人不得不自備血液的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。在獻(xiàn)血比例較低的大背景下，如何才能解決血荒的問題呢，法國科學(xué)家告訴了我們答案。來自法國巴黎皮埃爾與瑪麗-居里大學(xué)的盧茨-杜艾團(tuán)隊(duì)，首次將干細(xì)胞技術(shù)運(yùn)用到“人造血”上，并將培育的血液輸入人體，取得了成功。
杜艾團(tuán)隊(duì)首先從志愿者骨髓中抽取造血干細(xì)胞，然后利用生長因子激發(fā)這些干細(xì)胞，產(chǎn)生大量紅細(xì)胞。在給這些人造細(xì)胞做上標(biāo)記以供追蹤后，他們把其中的100億個(gè)細(xì)胞共2毫升人造血注射回捐獻(xiàn)者體內(nèi)。5天后，這些人造血細(xì)胞中至少還有94%仍在捐獻(xiàn)者體內(nèi)循環(huán)，26天后，41%到63%的血細(xì)胞仍然存活，與天然的血細(xì)胞存活率基本一致，這也就證明了這些人造血細(xì)胞同天然細(xì)胞一樣，能在人體內(nèi)正常存活，行使功能將氧氣輸送至全身。
這無疑是一大喜訊，也許過不了多久，血荒終結(jié)的時(shí)代就要來臨。
人造器官
科學(xué)家們利用一種類似塑料的聚合材料，設(shè)計(jì)制作了一個(gè)Y形的支架和一個(gè)用于培育病人干細(xì)胞的生物反應(yīng)器，然后抽取患者自身的干細(xì)胞培養(yǎng)，等到新細(xì)胞成長起來后，科學(xué)家們將其“種植”在支架上。僅僅兩天之后，可用于移植的氣管細(xì)胞就生長了出來。由于這些細(xì)胞來自于患者自身的干細(xì)胞，當(dāng)氣管被植入后，沒有遭遇到任何免疫系統(tǒng)的排除。
不同于以往的人造器官，此次植入的人造氣管，和人體天生的非常類似，不僅能夠正常收縮、舒張，產(chǎn)生人體特定的分泌物，還能夠和被縫合的組織很好的生長到一起，融為一體。大家可能會(huì)有疑問，怎么才能確保這些干細(xì)胞不會(huì)無限分裂生長下去呢？這是由于，正常的細(xì)胞之間存在著天然的接觸抑制機(jī)制，兩種細(xì)胞一旦接觸，發(fā)生了細(xì)胞表面的信號(hào)傳遞，生長就會(huì)停止，這點(diǎn)與癌細(xì)胞是完全不一樣的。
當(dāng)然還有些童鞋會(huì)有疑問，以后要是能換腦了，我還是我么？恐怕這個(gè)問題只有以后才能知道吧。
面對干細(xì)胞需冷靜
干細(xì)胞技術(shù)雖然有著非常誘人的應(yīng)用前景，也已經(jīng)治愈了相當(dāng)多的患者，但是干細(xì)胞不是仙藥，不能包治百病，而且在技術(shù)上仍然有很多難點(diǎn)需要一一攻克，長期效果也存在著一定的不確定性，所以患者們在面對干細(xì)胞技術(shù)時(shí)，一定要審視再三，冷靜之后再做決定。
2001年，一個(gè)患有共濟(jì)失調(diào)毛細(xì)血管擴(kuò)張癥的9歲小男孩，在莫斯科的一家醫(yī)院接受了小腦內(nèi)和鞘內(nèi)人胚胎神經(jīng)干細(xì)胞注射治療，試圖治愈這個(gè)罕見的遺傳性疾病。4年后，由于經(jīng)常性的頭疼，小男孩再次檢查，卻發(fā)現(xiàn)患上了多病灶的腦腫瘤。科學(xué)家們通過各種方式檢查，提出神經(jīng)干細(xì)胞可能與腫瘤的發(fā)生有關(guān)，這個(gè)小男孩也因此成為首例供體源性的腦腫瘤患者。
美國的《自然》雜志調(diào)查發(fā)現(xiàn)，中國的大小診所通過網(wǎng)站或宣傳手冊，公開宣稱通過干細(xì)胞療法可以治療不少疑難雜癥，不僅吸引了成千上萬的國內(nèi)患者前去就醫(yī)，同時(shí)還迷暈了數(shù)以千計(jì)的海外患者，給人一種干細(xì)胞療法成為主流療法的假象。但是，實(shí)際上，干細(xì)胞療法至今仍然處于試驗(yàn)階段，并沒有廣泛應(yīng)用于臨床。小男孩的例子也告訴我們，部分療法甚至對患者健康是有危害的。
源引美國麥克林醫(yī)院（McLean Hospital）神經(jīng)再生研究所干細(xì)胞實(shí)驗(yàn)室（Stem Cell Facility of the Neuroregeneration Institute）主任奧利弗·庫珀（Oliver Cooper）的聲明，“目前，既沒有科學(xué)數(shù)據(jù)，也沒有臨床數(shù)據(jù)可用于證實(shí)造血干細(xì)胞或者是神經(jīng)干細(xì)胞來治療阿爾茲海默氏癥的長期有效性。實(shí)際上，我們連干細(xì)胞注射之后能在患者體內(nèi)存活幾天都不知道！”
與其病急亂投醫(yī)，寄希望于干細(xì)胞技術(shù)等仙藥能救人一命，何不多花時(shí)間運(yùn)動(dòng)，少吃垃圾食品，少加班，以積極的面貌去預(yù)防疾病呢？
干細(xì)胞研究大事記：
1963年：McCulloch和Till證明老鼠骨髓中存在一種自我更新的細(xì)胞。
1968年：Gatti應(yīng)用骨髓移植成功治療了一例重癥聯(lián)合免疫缺陷患者。
1978年：在人臍帶血中發(fā)現(xiàn)了造血干細(xì)胞。
1981年：Martin Evans，Matthew Kaufman and Gail R. Martin等人從小鼠胚胎內(nèi)細(xì)胞團(tuán)中獲得胚胎干細(xì)胞。
1998年：James Thomson等人培育出人類胚胎干細(xì)胞系。
2006年：Kazutoshi Takahashi和Shinya Yamanaka成功培育出小鼠iPS細(xì)胞。
2007年：兩個(gè)研究小組同時(shí)培育出人類iPS細(xì)胞。
2009年：Andras Nagy，Keisuke Kaji等人發(fā)現(xiàn)了一種不使用病毒即可誘導(dǎo)出人類干細(xì)胞的方法。
2009年：《Nature》在線刊發(fā)了中科院周琪研究員等人的研究成果，首次利用iPS細(xì)胞通過四倍體囊胚注射得到存活并具有繁殖能力的小鼠，從而在世界上第一次證明了iPS細(xì)胞的全能性。
2011年，巴黎皮埃爾與瑪麗·居里大學(xué)的呂克·杜艾成功將2mL造血干細(xì)胞制成的人造血注入捐獻(xiàn)者體內(nèi)，并正常存活，也許在未來能解決血荒的問題。
來源：中國科學(xué)院