干细胞如何创造生命的奇迹

本文转自：学习时报

周琪

周琪，中国科学院副院长，中国科学院院士，中国科学院“器官重建与制造”战略性科技先导专项首席科学家。他带领团队实现了多项世界首次：培育出第一只由体细胞直接诱导产生的小鼠；第一次实现了由两个雄性动物繁衍后代；创建了自然界不存在的新型异种杂合二倍体胚胎干细胞；首次实现了用定向分化的人胚干细胞治疗帕金森病。在经过十多年扎实的基础研究之后，将干细胞推向临床，开展干细胞治疗帕金森病、黄斑变性、半月板损伤等临床研究。他以“普惠、安全、有效的干细胞疗法”为己任，建立国家干细胞资源库，探索干细胞药物研发的路径，服务人民群众需求，为我国干细胞研究跨入世界前列作出了卓越贡献。

干细胞可以无限扩增、千变万化，被称为“万能细胞”“种子细胞”，科学界认为，其在治疗重大疾病等方面，具有巨大潜能，因此，相关研究风靡全球。干细胞与再生医学也是我国力推的一项至关重要的医学前沿技术，人们对干细胞的研究寄予厚望，乃至在一些宣传报道中，干细胞仿佛成了战胜一切顽症、绝症的克星。那么干细胞到底是什么？面对各种神乎其神的宣传，人们该如何分辨真假？干细胞究竟能为我们创造怎样的生命奇迹？

什么是干细胞

什么是干细胞？从受精卵开始，早期的胚胎发育、卵裂会形成各种各样的组织、器官，这个发育过程，对于所有的哺乳动物都是一样的，从一个细胞变成大量的细胞，变成各种各样的组织，变成各种各样的器官，这个过程神奇吗？很神奇。人类所有纷繁复杂的个体，所有不同的组织类型，都是由一个细胞发育而来的。这类的细胞是具有万能性的，可以多潜能地分化，可以无穷无尽地复制，这就是干细胞最基本的特征。

为什么人可以献血？献血以后为什么没有影响健康？为什么我们的血液可以救其他的病人？因为有造血干细胞的存在，人的血细胞是可以源源不断地产生的。人体每一天大概有1.5亿个红细胞死亡，每分钟会有3万个皮肤细胞死亡，即使对于成年人而言，大概7到10年骨骼可能也会更新一次。以往我们认为心脏没有干细胞，大脑没有干细胞，现在科学家一个一个地证明，它们都存在干细胞。人类的生长发育、新陈代谢，都是因为有这些最基本的细胞存在。干细胞，一方面可以无穷无尽地扩增、复制，另一方面可以分化成为它想成为的所有细胞类型，这就是干细胞最核心的基本概念。

未来伤病可能不再是困扰

2015年，发表在世界顶级学术刊物——《科学》杂志上的一篇论文指出，干细胞增长和衰减与人类健康有着极其密切的关系。干细胞数量减少、功能降低，人类就会出现组织器官的衰老和功能退化，疾病随之发生。那么反之，有没有这样一种可能，即能否把可以无穷无尽扩增和分化的人胚干细胞，变成一个“种子细胞”，通过它的生长发育来补充人体的各种需要，治疗疾病、延缓衰老，增进身体机能呢？这其中孕育着怎样的巨大希望？同时又存在哪些难以控制的风险呢？

随着老龄化社会的到来，疾病的发生越来越多，退行性疾病、器官的衰竭也越来越多。如何促进人类的健康和疾病的治疗？在国际上，对肝的衰竭、心血管疾病、不孕不育，甚至如何通过延缓衰老来挽救一些重要的机能退行性疾病，比如帕金森病、老年痴呆，还有来自交通意外的损伤，来自老龄化导致的肌肉萎缩，来自出生缺陷的挽救和治疗，业内都在考虑是否可以用干细胞来完成这些治疗。但在治疗过程中，实际面临很大的问题，就是目前提供的科学依据还是不充分。

在国际上，截止到2019年10月全球收录的干细胞再生医学药物研发，大概有几百种，各个国家不论是中国、美国、日本、韩国、欧盟都在这个领域投入了大量的经费，投入了大量的人员。在这些经费的支持下，科研人员开展了大量的临床试验，这就是干细胞走向临床应用的初期尝试。干细胞与再生医学创新研究院是中国科学院成立的一个研究机构，它以推动一个领域的跨越融合、交叉的方式，来集成领域里面最优秀的人员，这个机构的研究项目囊括了所有人胚干细胞来源的治疗。

干细胞治疗，肯定不是包治百病。干细胞一定要找准适应症，比如说帕金森病，进入65岁之后，很多人都会出现帕金森病的症状，这类疾病的症状是什么呢？就是病人的手发抖，但实际上帕金森病是一种运动性的障碍，这是神经性疾病的一个特性。我们不知道有多少种因素会导致帕金森病，但是帕金森病人都会发生一类特殊的神经元的缺损。这类神经元叫做多巴胺神经元，它存在于特定脑区里。多巴胺神经元大量死亡以后，导致局部多巴胺分泌量下降，如果用人胚干细胞分化多巴胺神经元，放到那个缺损的部位里面，是不是能够治疗帕金森病？这是我们团队在十几年前开始涉足干细胞治疗的时候，选择尝试的第一种疾病。

我们大概从数百个候选者里面，选出和干细胞库遗传配型上、免疫配型上最接近的病人和细胞系，去做了相关的移植，以降低细胞排异的风险，在国际上引起了巨大的反响。这是一个走过12年的项目，这12年，我们仅仅摸到了干细胞临床的门，可能还需要更长的时间，来推动有效的干细胞临床应用。如果回顾这个历程，我们会知道，真正的基础研究和成果转化工作，需要很长时间的累积和检验，需要匠人的态度，需要敢为人先的勇气。12年我们解决了适应症，解决了细胞技术和资源的获得，解决了标准和管理体系的逐步完善，解决了动物模型的创制和使用，解决了临床机构的沟通和培训，解决了各种各样的瓶颈。12年才是一个轮回，我们站在了一个新的起点上，需要我们继续出发。建设创新型国家需要心存高远，需要耐得住寂寞的基础研究工作。

干细胞应用谨防走火入魔

从20世纪到现在，一直有一种“干细胞旅游”的说法，什么叫“干细胞旅游”呢？干细胞从原理上来讲它可以分化成任何细胞，具有医疗价值。“干细胞旅游”指的是患者前往他国接受通常未经认证、具有潜在危险的干细胞移植治疗。20世纪几乎整个东南亚都是“干细胞旅游”的目的国，现在“干细胞旅游”的目的国，已经转移到了欧洲。这些干细胞的治疗，在目前来看，到底有多少科学价值？有多少临床价值？有多少经济价值？它可能经济价值很大，科学价值不够。有些实施流产胎儿细胞治疗的机构宣称，400万元可以恢复健康状态，年轻30岁，到底有多大的科学价值？人类对于长生不老的梦想、返老还童的梦想，是亘古以来就有的。从秦始皇的时候，找寻灵丹妙药，就是他的梦想。那一时期，炼丹在我国就出现了。但是到目前为止，我们并没有发现能够返老还童的灵丹妙药。唐朝是炼丹的盛世，但唐朝有记载的服仙丹死亡的皇帝就有6个。

怀揣着一个长生不老的梦想，最后变成了对自己健康和生命构成威胁的这些炼丹的术士们，给我们提供了什么教训呢？梦想和现实之间是有差距的，保持健康和延续生命的治疗要找到科学依据。现在的干细胞治疗，打一个可能不太恰当的比喻，跟当年的“鸡血疗法”是类似的。年轻朋友不太知道，但你们至少知道一件事，我们现在有一个歇后语，说这个人很精神，跟打了鸡血一样的。这个歇后语传下来的时间不长，这是从20世纪六七十年代兴起的。

当年“鸡血疗法”，被称为一个包治百病的疗法。就是把鸡血抽出来以后，注射到人的皮下肌肉里面，号称有很好的疗效，什么疗效呢？面色红润、精神旺盛可以不睡觉，可以有很多机能的改善。我每一次在比较“鸡血疗法”这些说辞和现在一些公司宣传干细胞治疗效果的时候，都会发现有异曲同工之效。人类从秦始皇，甚至再早，到今天，一直对健康充满了渴望，对于一些维护健康、展开治疗的新手段，充满了幻想。一些伪科学的出现也不足为奇。

中国在干细胞研究领域，是有国际地位的，很多工作我们是跟国际上齐头并进，甚至是领先的。未来最重要的一件事情，是要明确我们的目标，安心把我们的工作做好。我们现在在国际上处于跟别人齐头并进，谈不上先进。但未来的10年、20年里面，我相信这个领域应该成为中国科技在国际上有显示度的一个重要方向。我们既要热切地推动能够提升健康的相关技术的发展，也要对人民健康负责。如何保证普惠的、安全的、有效的干细胞疗法走向临床，惠及广大人民群众，这是每一个科学家、每一个从业者、每一个企业家、每一个投资人的责任。

干细胞属于细胞药物。如果我们想一想干细胞的特性，它是活的，它是不断生长的，它具有自己不断扩增的能力和分化能力，它应该是人类历史上面临的最复杂的一个临床试验。从药物筛选到临床前评价和试验，到临床一期、二期、三期，到注册和上市，它是有周期的，10年，15年？以往一直说10亿美金做一个新药，干细胞可能更复杂，不会比它简化。每一个进入干细胞行业的人都希望，今天进入干细胞领域，明天在市场上就谋利，这种事情可能发生吗？在科学家的角度来看，这种事情是不可能发生的。

中国科学院第一个先导项目是干细胞与再生医学，在5年的时间里实现从全球第四十几位到全球第二位的进展，干细胞领域的很多临床和基础研究，都是在那5年的时间里完成的。中国科学院近期启动了第二个先导专项，就是器官制造，目前公开的信息里面，等待器官移植的病人和获得器官能够活下来的病人之间的比例是非常悬殊的。器官移植，一直被证明是延长生命一个非常有效的手段，替换掉坏死的器官是可以让病人健康活下来的。很可悲的是绝大部分病人在等待器官的过程中就已经死亡了。那么这些器官有没有可能获得？如果真的去分析一下干细胞的特性，可以无穷无尽地扩增和分化，可以形成所有的组织和器官，那么为什么不去用干细胞获得这些器官？所以，这是干细胞研究领域最大的期盼。

器官制造包括类器官制造，这是国际上一个研究热门领域，有很多的脏器，包括类脑、类肝，各种各样的组织已经出现了，但这些器官都无法克服一个问题，因为人类的器官都是有血管、有神经的，目前无法克服的是类器官的实体化、管腔化和血管化、神经化。所以器官制造领域面临最大的挑战，是如何解决从一个很小的类器官原基，发展到有足够的血供、有神经的传导和神经的支配、有正常的功能的一个完整器官。

如果回去看10年前，今天所取得的所有成果，10年前我们都是不清楚的。再以今天的视角来看10年后，相信在大家共同努力下，器官制造一定会变成现实。在科技无人区里，最重要的就是要确定一个目标，然后用所有的知识和可能性，去完成这个目标。这些工作，不仅中国科学院的科学家在做，国内其他科学家也在做，国际上的同行也在做。我们在尝试是否可以用干细胞和其他技术，将一个器官在体外制造出来，能够用于移植，这是下一步重要的挑战，也是重要的命题。

对科学本身我们应该有敬畏心，科学给人类提供的可能性太多了，按人类的伦理和我们对自身的了解，应该对科学加以限制。科学家的使命、科学家的责任，科学家对于科学的追求和狂热与对社会、人类尊重之间，在哪个点上找到平衡，这是我们必须要共同面对的问题。科学本身的发展是没有止境的，但科学的应用，应该是有极限和限制的。