原標(biāo)題：被認為能治愈一切的干細胞治療怎么了？

這些圖片顯示了產(chǎn)生不同類型細胞的多能干細胞，來自諾貝獎得主山中伸彌在2007年展示的文獻，這是人類第一次成功地從成體細胞中誘導(dǎo)出多能干細胞。 (圖：山中伸彌/京都大學(xué))

在21世紀初，人們對干細胞研究充滿期望，認為干細胞將為一系列疾病帶來奇妙新療法，事實上又發(fā)生了什么呢？來自奧斯陸大學(xué)挪威國家干細胞研究中心的教授們又是怎么看？

干細胞實際上是一個非常不可思議的概念：

一種單一類型的細胞，能夠以多種不同的方式發(fā)育成一系列不同種類的細胞。

在這種能力的幫助下，一個受精卵細胞可以制造人體所需的所有細胞類型：肝細胞、心臟細胞、血細胞、神經(jīng)細胞和其他一系列細胞。

除了全能干細胞（它可以成為任何東西），我們的組織和器官還包含更多的專門干細胞。例如，骨髓含有可以變成所有不同類型血液細胞的干細胞。

這就是身體替換死亡細胞的方式。

其實我們對干細胞的理解并不是全新的。

從20世紀60年代以來，科學(xué)家們就知道干細胞的存在，但直到世紀之交，干細胞改造人類醫(yī)學(xué)的發(fā)展才真正開始。

干細胞能再生替代一切受損組織器官

1998年，一組研究人員設(shè)法從人類胚胎中分離出干細胞，并在實驗室中培養(yǎng)它們，這開啟了干細胞無限的可能性。

理論上，利用干細胞培養(yǎng)新的細胞和組織，甚至是整個器官，完全是可能的。

這個想法是基于組織替換受損的細胞和器官，從而治愈帕金森氏癥、阿爾茨海默氏癥、1型糖尿病、心臟病和中風(fēng)等疾病。

同樣的方法也可能修復(fù)因為交通事故后的脊髓損傷，那些癱瘓的人就可以再次行走。

很高的期望落空

干細胞很快成為熱門話題。

媒體充滿了希望和炒作。

連醫(yī)生和研究人員本身也抱有很大的期望，尤其是受到一些神奇突破的推動。

最大的轟動來自日本研究員山中伸彌的工作。

他的團隊成功地將小鼠的普通皮膚細胞重新編程為胚胎干細胞，并使它們成為第一個可以成為體內(nèi)任何其他細胞的多能干細胞。

一年后，他們對人類皮膚細胞做了同樣的研究。

“這些都是令人難以置信的突破！”

在那之前，人們一直認為發(fā)育只能單向進行——從胚胎干細胞到越來越多的專門干細胞，這些干細胞越分化，就只能制造越來越少的細胞類型。

但是山中伸彌和他的同事逆轉(zhuǎn)了這個過程。

僅僅六年后，山中伸彌就因為這項工作獲得了諾貝爾獎。

如圖所示，干細胞是一種萬能細胞，可以發(fā)育成體內(nèi)所有其他類型的細胞，如神經(jīng)細胞、血細胞、肝細胞和心臟細胞。

認為新的治療方法會很快出現(xiàn)

奧斯陸大學(xué)挪威國家干細胞研究中心教授格洛弗教授說：“15年前，我在一次采訪中說，10年內(nèi)我們可能會有某種形式的干細胞治療脊髓損傷的方法?！?/p>

不只是他一個人抱有很高的希望。

20世紀90年代末，他的同事告訴他可能很快就會在病人身上使用干細胞，并為此獲準(zhǔn)建立一個可以培養(yǎng)這些細胞的實驗室。

“我們預(yù)計干細胞治療將很快進入臨床，”但事實并非如此。

20年后的今天，仍然沒有干細胞治療脊髓損傷的方法。

Geron公司在2000年代末發(fā)起的革命性研究也遭遇了突然停止。

被認為可以治愈帕金森癥、眼疾或糖尿病的項目也沒有達到所有人希望的結(jié)果?；加行呐K、肝臟或腎臟疾病的人仍然不能指望從自己的干細胞中獲得新的器官移植。

這其中發(fā)生了什么事？

復(fù)雜的生物學(xué)

“事實證明，將此轉(zhuǎn)化為對患者的治療比我們想象的要困難得多！”奧斯陸大學(xué)挪威干細胞研究中心布林希曼教授說。

正如近幾十年來其他領(lǐng)域的科學(xué)家所經(jīng)歷的那樣，干細胞研究人員發(fā)現(xiàn)干細胞生物學(xué)比預(yù)期的更復(fù)雜。

挑戰(zhàn)之一是干細胞在許多階段發(fā)育，從多能干細胞到完全特化的細胞，如肝細胞或產(chǎn)生胰島素的細胞。

“為了讓干細胞發(fā)揮最佳作用，它們必須發(fā)育到最后階段。但要走到最后一步并不容易，”布林希曼教授說。

產(chǎn)生胰島素的β細胞就是一個很好的例子。在1型糖尿病患者中，這些重要的細胞被破壞了，也許受損的細胞可以被從干細胞中生長出來的新的β細胞取代？

“研究人員設(shè)法在細胞變成β細胞之前到達倒數(shù)第二個階段，但努力讓它們到達最后一個階段，這對它們產(chǎn)生適量的胰島素是必要的，”布林希曼教授說。

實踐中的問題

肝細胞研究中也出現(xiàn)了同樣的問題，研究人員已經(jīng)成功創(chuàng)造了類似于胎兒肝細胞的細胞，但這些細胞無法完成所有需要的任務(wù)。

布林希曼和他的同事們致力于開發(fā)的軟骨細胞也沒有天然軟骨那樣好。

即使科學(xué)家成功創(chuàng)造了新細胞，治療之路也可能是漫長而艱難的。

因為下一個難題是你如何讓新細胞到達正確的位置？

例如，研究人員認為新的神經(jīng)細胞可以用于治療ALS肌萎縮側(cè)索硬化癥（漸凍癥）。

但是你如何把新細胞輸送到整個脊髓呢？目前，還沒有辦法做到這一點。

此外，研究人員還必須努力解決另一個問題：怎么能保證臨床的干細胞治療不會導(dǎo)致癌癥嗎？

眾所周知，未發(fā)育完全的干細胞會導(dǎo)致癌性腫瘤。在干細胞用于新型治療之前，必須進行大規(guī)模研究以排除嚴重的副作用。這并不總是那么容易。

炒作，但依然有希望

奧斯陸大學(xué)挪威干細胞研究中心的幾位教授都認為，21世紀初圍繞干細胞的風(fēng)暴和幻想類似于炒作。

盡管如此，干細胞研究仍然很重要。

他們相信，這項技術(shù)仍有相當(dāng)大的希望在未來提供治療疾病的新方法。

雖然研究緊張緩慢但非常穩(wěn)定，部分結(jié)果開始顯現(xiàn)。

“現(xiàn)在，經(jīng)過這么多年，我們終于看到了取得好結(jié)果的可能性，例如新骨組織，”布林希曼教授說。

“挪威卑爾根有一個世界領(lǐng)先的研究小組。它已經(jīng)開發(fā)出一種用干細胞和生物材料構(gòu)建頜骨的方法，這樣頜骨就變得足夠堅固，可以承受牙齒的植入，”他說。

“這是這種類型的干細胞獲得的第一個成功，這種干細胞20年來一直被認為是有前途的?！彼f。

也有很多國際研究獲得新的嶄新進展。

盡管研究人員還不能創(chuàng)造出完整的器官，但他們在創(chuàng)造類器官方面已經(jīng)取得了很大進展，這些是來自培養(yǎng)細胞的小器官。

例如，一個荷蘭小組在開發(fā)腸道器官方面取得了很大進展，這種器官也許可以移植到患有克羅恩病或其他腸道疾病的患者體內(nèi)。

干細胞不是解決一切問題的方法

與此同時，研究人員的雄心壯志可能變得更加現(xiàn)實。

格洛弗教授并不認為干細胞一定能解決20年前我們認為干細胞可以解決的所有問題。

也許這種修復(fù)將來自其他領(lǐng)域的研究。

“在過去的十年里，我們已經(jīng)看到了機器人技術(shù)和電子技術(shù)在再生醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的平行發(fā)展。格洛弗教授說：“也許我們不能用干細胞治愈脊髓損傷后的癱瘓，但可以用機器人和電子技術(shù)實現(xiàn)?！?/p>

他說，在許多方面，電子和機器人的物理學(xué)比極其復(fù)雜的生物學(xué)系統(tǒng)更容易理解和控制。

盡管如此，他相信干細胞在未來的醫(yī)學(xué)治療中可以發(fā)揮重要作用。

“我認為可以移植的組織會被開發(fā)出來。這對于特定疾病的藥物測試也是有希望的，”他說。

干細胞研究促進對人體機制的了解

布林希曼教授說，干細胞技術(shù)使得為個體患者找到最佳治療成為可能，而不必在患者身上測試藥物和犯錯誤。

以一個患有導(dǎo)致心律紊亂的遺傳疾病的人為例。

“我們可以從病人身上提取皮膚細胞，從中制造多能干細胞，并在實驗室中培養(yǎng)它們，然后我們可以用這些干細胞制造心臟細胞，”他說。

“然后，我們可以看到心臟細胞有節(jié)律障礙，并測試不同的藥物，直到我們找到對這種特定障礙最有效的藥物。”布林希曼教授說。

此外，研究人員可以使用這些干細胞來了解導(dǎo)致心律失常的機制以及它們的發(fā)育過程。

這種對人體基本機制的理解是過去20年干細胞研究的最大收益之一。

今天，我們對控制干細胞的過程了解得更多，例如是什么導(dǎo)致某個干細胞變成骨細胞，而不是脂肪細胞或軟骨細胞。

“我們也更加了解胎兒發(fā)育的早期階段，”格洛弗教授說。

“這很重要，因為我們認為許多疾病在那時已經(jīng)開始了，他說：“發(fā)育障礙可能會導(dǎo)致一個人在以后的生活中患病。

還有類器官，如研究人員成功培育的迷你大腦，最終將讓我們更加深入地了解我們的身體是如何工作的。

關(guān)于這些機制的更多知識最終可以提供預(yù)防或治療疾病的新方法。

“我可以說，在未來20年內(nèi)，我們將會有數(shù)個干細胞創(chuàng)造的組織和器官應(yīng)用于臨床。格洛弗教授說：“50年后，可能會有很多例子。

當(dāng)然不會是一整個心臟，他認為我們?yōu)榇藢⒉坏貌坏群荛L時間。

附挪威國家干細胞研究中心介紹

根據(jù)挪威衛(wèi)生部的指示，挪威國家干細胞研究中心于2009年在奧斯陸大學(xué)醫(yī)院-國立醫(yī)院(Rikshospitalet)成立，該中心最初的目標(biāo)是加快挪威現(xiàn)有干細胞研究的步伐，建立人類多能干細胞研究的平臺，并建立翻譯橋梁，促進干細胞在臨床上用于治療患者。

挪威國家干細胞研究中心專注于神經(jīng)、內(nèi)分泌和眼部疾病的iPS細胞體外模型。該中心由10個研究小組組成，在hiPS細胞分化為神經(jīng)、眼和內(nèi)分泌細胞類型方面具有強大的專業(yè)知識，并擁有利用這些細胞在體外模擬人類疾病的技術(shù)平臺。方法包括定向細胞分化、2D和3D培養(yǎng)系統(tǒng)、類器官生成、微流體、多樣化基因表達分析、基于CRISPR的基因編輯、電生理學(xué)、高通量功能成像。

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