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干细胞移植畅想曲 美国《科学》杂志在1999年和2000年都将干细胞研究推举为21世纪最重要的十项研究领域之首。 干细胞的研究就是应用，应用就是研究。 休 闲 居 编 辑 从理论上讲，干细胞移植可以像换零件一样治疗几乎所有疾病。 干细胞是一种具有多分化潜能和自我复制功能的早期未分化细胞。在特定条件下，它可以分化成不同的功能细胞，形成多种组织和器官。因此人们期望能够用干细胞来修复那些不能再生的坏损组织或器官。“干细胞生物工程”只是在最近三年才蓬勃展开，这归功于细胞研究领域的两项重大技术突破。 1998年12月美国科学院在《科学》杂志上报道成功地在体外培养和扩增了人体胚胎干细胞，为利用干细胞治疗疾病提供了细胞来源。但其受到至少两个方面的限制，一是伦理和法律问题；二是免疫排斥问题。从这两个意义上讲，干细胞研究的另一项重大突破开拓了更加广阔的空间。1999年12月美国科学家发现小鼠肌肉组织的成体干细胞可以“横向分化”为血液细胞，这一发现立即被世界各地的科学家证实，并且发现人类成体干细胞同样具有“横向分化”的功能。横向分化具有相当的普遍性，分化机制一旦被研究清楚，就有望利用病人自身健康组织的干细胞诱导分化成病损组织的功能细胞来治疗疾病，既克服了免疫排斥，又避免了由于胚胎细胞来源不足以及其他社会伦理问题，为临床治疗奠定了基础。 用干细胞生物工程治疗疾病的最显著特点就是：从理论上讲，它可以治疗几乎所有疾病，比如癌症、心肌坏死性疾病、自身免疫疾病和神经退行性疾病等。如果和基因治疗相结合，还可以治疗众多遗传性疾病。瑞典医学家已经利用干细胞技术治愈了帕金森氏综合症。从中可见其另一个显著特点：研究就是应用，应用就是研究。 干细胞在1999年被美国《科学》杂志推举为21世纪最重要的十项研究领域中，排名第一，居先于“人类基因组测序”的浩大工程。2000年再度入选《科学》评选的当年十大科技成就。其实不难理解，人类基因组测序为认识生命现象以及疾病发生的物质基础提供和建立了完整的信息库，“DNA”芯片技术就是在此“信息库”基础上对疾病诊断的方法学革命。然而诊断疾病的目的是要对疾病进行治疗及至根除。大家所熟悉的“基因治疗”以及其它分子治疗（包括抗体治疗）就是对这一理念的具体尝试。但是由于蛋白质分子量巨大，难以进入细胞，只能作用于细胞表面分子而发生作用；而基因治疗又往往有依赖病毒序列作为基因载体的弊病，这一切都限制了“分子治疗”的应用。如何克服这些弊病，改造这些技术是分子治疗领域的主要课题之一。而干细胞生物工程正是改造“分子治疗”的。第一，干细胞具有自我扩增和分化功能，因此导入的“外源基因”可以有效地得以扩散；第二，干细胞可以在体外进行操作，对基因的改造和修饰可以在体外完成并经筛选后再导入体内，避免由于基因插入而导致的细胞失常；第三，干细胞是人体细胞，作为载体其毒性最小，而且作为生命的最小单元，是导入组织的最佳形式。因此，从某种意义上讲，干细胞生物工程是现代生命科学研究的最终汇集点之一。 用干细胞技术治疗疾病将是未来医学发展的方向，但目前还存在至少三方面的问题：如何把胚胎干细胞转化成特定的功能细胞（定向诱导）；如何把一种组织的成体干细胞转化成另一种组织的功能细胞（横向分化）；如何把成体干细胞在体外进行非分化扩增。回答这些问题的关键就是要弄清干细胞发育的基因调控机制，而建立一个包含足够种类的人类组织配型，干细胞库提供一个完整的研究系统，还可能直接用于疾病的临床治疗。另外，怎样从根本上克服免疫排斥，怎样利用干细胞构建器官等，都是限制干细胞技术在临床应用的问题。如果把人的胚胎干细胞植入到发育早期的动物胚胎内，这种“转干细胞动物”体内就可能生长出某种由人的胚胎干细胞分化形成的组织或器官，这种“动物体内生长的人的器官”就有可能用来做病人的替代器官。当然，目前这还只是一种假想，最终解决不仅需要生物学家和医学家的参与，还必须依靠材料学和信息学等各方面专家的加入。 由于干细胞研究的关键技术只是在最近才得以突破，我国的干细胞研究处于和发达国家非常接近的水平，北京上海等地相继成立研究机构，北京大学专门成立了“干细胞研究中心”，已经取得一定的成绩。比如在角膜干细胞研究方面，已经初步建立了非病毒转化的人类角膜干细胞体外培养体系，即可以在体外大量扩增人类角膜干细胞，为角膜坏死病人提供充足的角膜细胞以满足移植治疗的需求。同时，“中心”已着手建立人类胚胎干细胞体外培养体系以及各种人类成体干细胞库，比如神经干细胞库，胰腺干细胞库等，一旦建成既可用于干细胞移植治疗某些组织坏死性疾病比如老年性痴呆和糖尿病，又可作为比较研究的材料，系统地研究胚胎干细胞向各种组织分化的分子调控机制。 李凌松，38岁，理学博士，教授。1986年毕业于白求恩医科大学。1986年至1989年在军事医学科学院从事神经肽基因多态性的研究，1990年赴美留学，获美国华盛顿大学医学院分子与细胞生物学系理学博士，主要从事胰岛素依赖型糖尿病及其它自身免疫病的分子机制研究，后任斯坦福大学生殖生物学研究员，主要从事干细胞发育和T细胞分化的研究。1999年应邀回国，在北京大学医学部和北京市科委的支持下，于2000年5月组织建立了“北京大学干细胞研究应用中心”，任中心主任及北京大学医学部生化及分子生物学系副主任。干细胞中心在不到一年的时间里，初步建立了培养人类成体干细胞的技术平台，目前正在建立各种组织的成体干细胞库。 |