理想丰满现实骨感,人类离肢体再生和干细胞治疗还很远?

出品:科普中国

制作:中科院动物研究所干细胞科普团队 李天达 袁雪薇 姜力元

监制:中国科学院计算机网络信息中心

目前,科学家最新研究发现了人类肢体重生的重要线索。据国外媒体报道,蝾螈的肢体如果被切掉,还会重新长出来,肢体重生是人类目前尚不具备的能力。然而,美国加州大学埃尔文分校发育和细胞生物学教授大卫·加德纳(David Gardiner)说:“实际上我们人类也有再生能力,例如:表皮组织,此外,人体也可以再生部分肠道粘膜,但是人类无法再生更复杂的身体组织。”

小科普:蝾螈(Salamander),又称火蜥蜴,全世界大约有400多种,分属有尾目下的10个科,包括北螈、蝾螈、大隐鳃鲵(一种大型的水栖蝾螈)。它们大部分栖息在淡水和沼泽地区,主要是北半球的温带区域。蝾螈不仅能够再生肢体,还能再生体内的器官。科学家们发现,蝾螈的再生肢体的细胞具有部分的记忆功能,正是这些记忆功能可以再生出新的骨骼、肌肉与神经组织。对蝾螈体内记忆功能的研究,有助于帮助人类截肢的再生研究。

研究无疤痕治愈手段能够大幅加快患者的术后恢复过程。研究显示很多动物都有再生能力,但绝大多数在进化过程中关闭了这种能力。

加德纳花费数十年时间研究蝾螈的再生能力,寻找这种超级能力的潜在机制。2013年,澳大利亚科学家詹姆斯·戈德温发现巨噬细胞(macrophages)能够阻止蝾螈身体疤痕组织逐渐积聚,巨噬细胞存在于包括人类的其他动物体内,是免疫系统的一部分。它们的功能是停止传染和导致炎症,它是身体部分需要修复的一种信号。如果蝾螈体内缺少巨噬细胞,将无法再生它们的肢体,而仅是形成疤痕

加德纳说:“人类再生能力很可能在未来才能实现,却并不遥远,未来不久肢体再生将成为医学工具箱的一部分。”

肢体再生(类似蝾螈的再生能力)不仅仅是取代组织部分,肢体再生需要骨骼、肌肉、血管和神经组织,成体干细胞是一种未分化细胞,它对于再生肌肉组织具有特殊作用,但是它们并没有激活。加德纳指出,你可以再生血管,甚至神经组织,但是无法再生整个手臂。

与肢体再生相比,人类对干细胞再生的研究已相对较多,但是,对于干细胞治疗的临床应用仍然面临着许多现实挑战。具体来说,干细胞的临床应用面临着安全性和有效性的双重检验。不规范的干细胞治疗不但不能治好你的病,可能还会带来致瘤性风险。

请叫“我”万能细胞

干细胞是一种未被赋予特定功能的细胞,即它们的基因表达模式还尚未被固化。干细胞既能几乎无限制的进行细胞分裂,生成新的干细胞,也可以在特定的环境下分化成特殊职能化的细胞,例如神经细胞、血液细胞。干细胞一般有两种来源,一种少部分存在于成年个体的组织器官中,例如:我们如果去少量献血,并不会马上死掉,骨髓中的造血干细胞会马上动员起来,分化为血液细胞,这样你又可以活蹦乱跳了。而另外一种,功能更为强大,从发育早期胚胎分离得到的胚胎干细胞,它与成体干细胞不同,具有具有更高的多能性,可以转变为人体的任何的细胞、组织甚至器官,是一种真正万能细胞。

干细胞能够用来帮助器官和组织的再生,如果细胞分化进行的顺利,它们能作为一种细胞的再生资源存在。将干细胞定向诱导为成纤维细胞,就能够用来给烧伤患者进行皮肤移植。科学家甚至希望利用干细胞的强大再生能力,在猪的体内重构肾脏、肝脏等重要的器官,这能降低人们对器官捐赠的依赖,进而使等待器官移植的人变得少之又少。干细胞也有可能进行脑部受损组织的替换,进而治疗老年痴呆和帕金森病,科学就是如此神奇。

如今,中国科学院的科学家们正着手解决干细胞治疗的临床应用问题:他们正在按照药品的标准建立了人类的干细胞,这其中包括了人类的胚胎干细胞和间充质干细胞(一种来源于胎儿脐带的干细胞),它们都是按照药品的标准在GMP标准的细胞工厂里生产的。假以时日,人们就会看到医生们利用干细胞,而不是继续使用传统的药片和吊瓶给人们治疗疾病了。

临床级人类细胞种子库

不管是肢体再生的研究还是干细胞治疗的应用,都需要一个漫长的发展过程,我们不能急于求成,也不能半途而废。期待,在科学家们的努力下,我们能应用这二者更好地追求生命的健康甚至是延续。

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