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

在21世紀(jì)初，人們對干細(xì)胞研究充滿期望，認(rèn)為干細(xì)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(xì)胞研究中心的教授們又是怎么看？

干細(xì)胞實際上是一個非常不可思議的概念：

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

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

除了全能干細(xì)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(xì)胞。例如，骨髓含有可以變成所有不同類型血液細(xì)胞的干細(xì)胞。

這就是身體替換死亡細(xì)胞的方式。

其實我們對干細(xì)胞的理解并不是全新的。

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

干細(xì)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(xì)胞，并在實驗室中培養(yǎng)它們，這開啟了干細(xì)胞無限的可能性。

理論上，利用干細(xì)胞培養(yǎng)新的細(xì)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(xì)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(xì)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(tuán)隊成功地將小鼠的普通皮膚細(xì)胞重新編程為胚胎干細(xì)胞，并使它們成為第一個可以成為體內(nèi)任何其他細(xì)胞的多能干細(xì)胞。

一年后，他們對人類皮膚細(xì)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(rèn)為發(fā)育只能單向進(jìn)行——從胚胎干細(xì)胞到越來越多的專門干細(xì)胞，這些干細(xì)胞越分化，就只能制造越來越少的細(xì)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(xì)胞是一種萬能細(xì)胞，可以發(fā)育成體內(nèi)所有其他類型的細(xì)胞，如神經(jīng)細(xì)胞、血細(xì)胞、肝細(xì)胞和心臟細(xì)胞。

認(rèn)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(xì)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(xì)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(jì)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(xì)胞，并為此獲準(zhǔn)建立一個可以培養(yǎng)這些細(xì)胞的實驗室。

“我們預(yù)計干細(xì)胞治療將很快進(jìn)入臨床，”但事實并非如此。

20年后的今天，仍然沒有干細(xì)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(rèn)為可以治愈帕金森癥、眼疾或糖尿病的項目也沒有達(dá)到所有人希望的結(jié)果。患有心臟、肝臟或腎臟疾病的人仍然不能指望從自己的干細(xì)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(xì)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(xì)胞研究人員發(fā)現(xiàn)干細(xì)胞生物學(xué)比預(yù)期的更復(fù)雜。

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

“為了讓干細(xì)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(xì)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(xì)胞被破壞了，也許受損的細(xì)胞可以被從干細(xì)胞中生長出來的新的β細(xì)胞取代？

“研究人員設(shè)法在細(xì)胞變成β細(xì)胞之前到達(dá)倒數(shù)第二個階段，但努力讓它們到達(dá)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(xì)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(xì)胞的細(xì)胞，但這些細(xì)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(xì)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(xì)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(xì)胞到達(dá)正確的位置？

例如，研究人員認(rèn)為新的神經(jīng)細(xì)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(xì)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(xì)胞治療不會導(dǎo)致癌癥嗎？

眾所周知，未發(fā)育完全的干細(xì)胞會導(dǎo)致癌性腫瘤。在干細(xì)胞用于新型治療之前，必須進(jìn)行大規(guī)模研究以排除嚴(yán)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(xì)胞研究中心的幾位教授都認(rèn)為，21世紀(jì)初圍繞干細(xì)胞的風(fēng)暴和幻想類似于炒作。

盡管如此，干細(xì)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(xì)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(xì)胞獲得的第一個成功，這種干細(xì)胞20年來一直被認(rèn)為是有前途的?！彼f。

也有很多國際研究獲得新的嶄新進(jìn)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(jìn)展，這些是來自培養(yǎng)細(xì)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(jìn)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(xì)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(rèn)為干細(xì)胞一定能解決20年前我們認(rèn)為干細(xì)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(xì)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(xì)胞在未來的醫(yī)學(xué)治療中可以發(fā)揮重要作用。

“我認(rèn)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(xì)胞研究促進(jìn)對人體機制的了解

布林希曼教授說，干細(xì)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(xì)胞，從中制造多能干細(xì)胞，并在實驗室中培養(yǎng)它們，然后我們可以用這些干細(xì)胞制造心臟細(xì)胞，”他說。

“然后，我們可以看到心臟細(xì)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?！辈剂窒Ｂ淌谡f。

此外，研究人員可以使用這些干細(xì)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(xì)胞研究的最大收益之一。

今天，我們對控制干細(xì)胞的過程了解得更多，例如是什么導(dǎo)致某個干細(xì)胞變成骨細(xì)胞，而不是脂肪細(xì)胞或軟骨細(xì)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(rèn)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(xì)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(rèn)為我們?yōu)榇藢⒉坏貌坏群荛L時間。

附挪威國家干細(xì)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(xì)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(xì)胞研究的步伐，建立人類多能干細(xì)胞研究的平臺，并建立翻譯橋梁，促進(jìn)干細(xì)胞在臨床上用于治療患者。

挪威國家干細(xì)胞研究中心專注于神經(jīng)、內(nèi)分泌和眼部疾病的iPS細(xì)胞體外模型。該中心由10個研究小組組成，在hiPS細(xì)胞分化為神經(jīng)、眼和內(nèi)分泌細(xì)胞類型方面具有強大的專業(yè)知識，并擁有利用這些細(xì)胞在體外模擬人類疾病的技術(shù)平臺。方法包括定向細(xì)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(dá)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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