一分鐘了解科學家眼中的幹細胞,讓更多不可能變成可能

fans news 發佈 2021-11-04T00:04:23+00:00

100個科學家眼中有100個研究方向,能讓大家都基本不反對的不多——「人類身體所有問題的答案,最終都要去細胞中尋找」這算一個。


如果說藥物、手術分別代表著兩次醫學革命,那麼幹細胞的發現連同生命科學、再生醫學的開啟,就是當之無愧的第三次革命。


100個科學家眼中有100個研究方向,能讓大家都基本不反對的不多——「人類身體所有問題的答案,最終都要去細胞中尋找」這算一個。


今天我們不妨從頭聊聊,跨越150餘年,科學家們和幹細胞,都在忙啥?(也可一分鐘了解,參見文中三張時間節點圖表即可~)


基因和和幹細胞誰更牛?


幹細胞的故事要從基因說起。基因很紅,深入人心的雙螺旋結構已經成為了生命科學的經典IP和精神圖騰。


但是,有人不禁要問,基因和幹細胞什麼關係?誰更厲害?19世紀,美國著名生物學家E.B.Wilson在他的經典著作《發育和遺傳中的細胞》中就已經提出過幹細胞的概念,從基因研究中關注了幹細胞。



而基因與幹細胞,唇齒相依。舉個例子,如果基因是工程圖紙,那麼幹細胞就是工程中所需要的各種建材的供應商。按照基因圖紙的要求,需要什麼材料,幹細胞就能生產什麼材料,換句話說,工程竣工交付使用,總有日久失修的時候,維修找總工是不合適的,要找施工隊,那就是幹細胞。


總結一句話,基因管遺傳,在實驗室里做實驗;幹細胞管組織的再生,修復,站在一線幫助你。



而幹細胞作為站在一線的「實戰型選手」,百餘年間和科學家們一起,經歷了春夏,也體會過寒冬,如今終於碩果纍纍。讓我們一起來看看,他們不平凡百年。


1878-1982年:老鼠、兔子與幹細胞研究



1878年,維也納的Schenk發表了第一篇哺乳類體外受精卵的報導,主角一隻老鼠,雖然試驗不夠成功,但這隻沒有姓名的老鼠,為人類開啟幹細胞研究之路,做出了應有的貢獻,但行好事,莫問前程。在之後的百餘年間,幹細胞之路上的研究從圍繞著受精卵展開。



為什麼要圍繞受精卵深挖幹細胞研究?幹細胞由受精卵分化而來[1],而胚胎幹細胞具有完整的細胞全能性,可以分裂出任何組織、器官。不得不說,科學家們通過百年的研究,終於發現了全能幹細胞,給人類的「重生」設置了初始密碼。


1984-2011年:諾獎鼓勵、臍帶血幹細胞進入大眾視野



1984年到2011年這三十年間,幹細胞研究領域發生了很多事。


總結來說:這三十年,進展和阻礙並行。被定調擁有「復生」能力的全能幹細胞,一方面開始朝著細分方向繼續研究,一方面又因全能幹細胞的老祖宗「胚胎幹細胞」取自人類胚胎,在宗教和倫理的夾擊下受到一些質疑,讓研究方向朝著體外培養發展,而研究實驗對象仍大規模停留在動物階段——即便是2007年關於幹細胞的諾獎頒布,也是依託鼠類幹細胞試驗探尋攻克癌症的方法。


如果爭議讓幹細胞領域感受寒冷,1995年,臍帶血幹細胞修復免疫綜合症的成功案例,把科學家和病患都帶進了春天——首先臍帶血中含有大量的幹細胞。


1987年科學家在人類臍帶血(Umbilical Cord Blood,UCB)中發現了造血幹細胞的存在, 臍帶血成為繼骨髓、外周血後第三個造血幹細胞來源。臍血中的造血幹細胞具有長期自我更新的能力和分化成各類成熟血細胞的潛能[2]。此次成功修復了免疫綜合症,又一次證明了其修復性;其次,它此前長期被看成「醫療廢料」,對於它的研究不具備爭議性。



如此看來,臍帶血是上天給予人類的禮物。但因為臍血是胎兒娩出斷臍後,殘留在斷離的胎盤和臍帶中的血液,一生只有一次獲取機會,所以倍顯珍貴,於是,我國在1996年於北京籌建首家臍帶血幹細胞庫,旨在爭分奪秒的為人類留住這珍貴的寶藏。


截至目前,北京市臍血庫庫容量已達100萬份,儲存量超過30萬份,累積為臨床提供臍帶血超過1800份,治療患者近1700例。衛健委以嚴明的標準,隨後陸續驗收批准設立了天津、上海、廣東、四川、山東、浙江6家臍血庫,目前,包括北京在內,國家認證的臍帶血造血幹細胞庫僅此7家。



臍帶血幹細胞,引領科學走在大路上



不得不說,2012年之後,形勢一片大好。間充質幹細胞攻克疑難落地開花,IPSC細胞研究斬獲諾獎,讓「返老還童」在理論上夢想成真;隨著中國國家科技部《國家重點研發計劃幹細胞與轉化》(徵求意見稿)的發布,幹細胞研究終於在重重倫理陰影中看到了曙光,同時結合臍帶血治療糖尿病等慢性疾病的發現與成功應用,讓臍帶血成為了更加落地的研究方向。


而2012年,日本京都大學的山中伸彌憑藉發現誘導多能幹細胞(iPSC)獲得了諾貝爾生理學或醫學獎。



IPS細胞將普通的皮膚終末細胞逆轉成具有再生能力的幹細胞,如此使單個細胞實現返老還童,理論上讓老人逆轉成一個剛出生的嬰兒,成為了可能。人類重生的大門,自此有了光。但該研究的複雜性也相生相伴,距離臨床上大規模使用,還有相當長的路。


2012年開始,間充質幹細胞出現在了公眾視野存在於臍帶血等人體多種組織中的間充質幹細胞(MSCs),是一種優質的、可用於細胞治療的幹細胞類型,MSCs具有促進血管生成、分化和免疫調節的能力。


同時,在幹細胞治療的臨床試驗中取得了優異的評價,在治療心血管疾病、腦脊髓損傷、腦卒中、糖尿病、肝硬化、軟骨和骨損傷、克羅恩病和移植物抗宿主病(GvHD)等多種疾病中顯示出一定的臨床意義,自此,臍帶血幹細胞的寶藏功能不斷開發出來,開始不斷幫助人類攻克疑難疾病的大路上披荊斬棘。



截至2020年5月,全球有5506 項幹細胞相關臨床試驗,其中我國482項。全球已批准上市的幹細胞產品有18個,以間充質幹細胞為主,國內已完成備案的73項幹細胞臨床研究項目中有49項為間充質幹細胞相關項目,33項涉及臍帶來源間充質幹細胞[3]。



可以看到,幹細胞研究歷經百年,終於在全世界的共同努力下,走進了輝煌的新時代,目前,科學家們的目光集中在臍帶血幹細胞為代表的臨床試驗,將加速幹細胞研究賦能人類的腳步。


參考文獻:

[1]蘇小蓉. 幹細胞中microRNA和靶基因相互作用的資料庫[D].南方醫科大學,2015.

[2]王東. 不同胎齡臍血幹細胞ALDH1含量測定及意義[D].大連醫科大學,2020.

[3]李夢詩,王越,徐莎,王靈,劉文庸.幹細胞基礎研究和臨床研究的現狀分析[J].第二軍醫大學學報,2021,42(08):949-956.


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