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干细胞治疗,从实验室走到实验鼠

来源:中国新闻周刊 作者: 2006-12-21
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摘要: 两项最新的研究成果,标志着干细胞技术正从一种概念,转变成能够看得见的现实。几乎是在同一时间,生命科学领域传出了两项引人注目的成就:美国科学家利用胚胎干细胞所衍生的运动神经细胞让瘫痪的老鼠恢复了行走能力。英国科学家从胚胎干细胞中培育出来精子,并使之与卵细胞结合,生育出幼鼠。在理论上,人们很早就知道胚......


  两项最新的研究成果,标志着干细胞技术正从一种概念,转变成能够看得见的现实;而与此同时,和这项技术有关的新一轮争论也刚刚开始。

  几乎是在同一时间,生命科学领域传出了两项引人注目的成就:美国科学家利用胚胎干细胞所衍生的运动神经细胞让瘫痪的老鼠恢复了行走能力;英国科学家从胚胎干细胞中培育出来精子,并使之与卵细胞结合,生育出幼鼠。

  在理论上,人们很早就知道胚胎干细胞可以被诱导成神经细胞,也可以被培育成精子细胞,并且,科学家们几年前就已经在实验室里做到了这两点;但是,这些从干细胞分化出来的细胞,毕竟只是在培养皿里生长。而最新的这两项成果,则是在从理论向实际应用跨进了一大步。  



  瘫痪病人重新站立起来的新希望

  以主演系列电影《超人》而知名的好莱坞影星里夫曾因一次意外的事故而导致瘫痪,作为一名病人,他在生前坚定地支持胚胎干细胞的研究,希望这一技术能够让更多像他一样的病人站立起来。

  “实际上,除了像里夫这样因外伤而致瘫痪的病人以外,还有许多病人不知道因为什么原因,神经细胞就失效了,医学上把这些疾病叫做‘神经变性性疾病’。”北京大学第三医院副院长、神经科主任樊东升解释说,由于运动神经细胞的变性,导致从神经传递到肌肉的信号丧失,病人出现全身瘫痪,著名物理学家霍金所患的“卢伽雷氏病”就属于这类疾病。由于这类疾病迄今病因不明,现有的药物根本无法解决问题。一直以来,干细胞移植被认为是治疗这类“世纪顽症”的新希望。科学研究的结果表明,这种希望正在一步步向现实迈进。

  2002年,美国哥仑比亚大学的科学家首次将老鼠的胚胎干细胞诱导成为运动神经细胞,被认为看到了用胚胎干细胞治疗瘫痪的曙光。去年初,在美国威斯康星大学工作的中国科学家张素春和李学军更是成功地使用人类胚胎干细胞分化出了运动神经细胞,在干细胞研究中向前迈进了一大步。

  尽管如此,这些在实验室里培养出来的细胞在被植入活体后能否继续生长,并表现出功能,仍需要进一步研究。

  6月19日出版的《神经科学年报》上,美国约翰斯·霍普金斯大学的道格拉斯·克尔教授发表的一项研究成果,回答了这个问题。他们把从干细胞衍生而来的运动神经细胞移植给瘫痪的老鼠,使它们的肌肉力量和功能得到了恢复。据报道,在接受治疗的15只老鼠中,有11只老鼠的瘫痪得到明显改善,能够重新活动起来。

  樊东升认为,在这项研究中,科学家们让移植进体内的运动神经细胞和体内的神经、肌肉有效地连接起来,并成为具有生理功能的神经网络,这是一项艰难的工程。据报道,克尔的研究小组经过许多实验,最终发现两种新药AMP  (cAMP)和Rolipram可以保证移植进体内的神经细胞继续良好地生长,而他们使用另一种名为GDNF的制剂,来对这些细胞的生长进行“导向”,最终使被植入的细胞和体内的神经、肌肉正确地连接起来,并发挥功能。

  上述几种药物被称为保证神经生长和连接的“鸡尾酒”,科学家们发现,如果缺少了其中的任何一种成分,瘫痪老鼠的运动神经都不可能得到有效的恢复。



  “人造精子”让老鼠怀孕

  让老鼠的胚胎干细胞在培养皿中诱发成精子,这是三年前日本科学家完成的工作,当时,他们并不知道这个渠道产生的精子能否成功地形成受精卵,并最终发育成生命。近日,英国纽卡斯尔·达勒姆干细胞生物学和再生医学研究院的科学家利用老鼠胚胎干细胞培养的精子,已经人为“制造”出7只小老鼠。这项由卡里姆·纳叶尼亚教授领导的研究,被认为为将来制造“人造精子”奠定了基础,也给男性不育的治疗提供了新的途径。7月10日出版的《细胞发育》杂志公布了这一研究成果。

  在纳叶尼亚教授领导的实验中,科学家们从雄性老鼠胚胎中提取胚胎干细胞,在实验室中加以培育,并用视黄酸等物质促使胚胎干细胞转变为精子细胞。其中一些胚胎干细胞发育成早期精子细胞后,接着发育为较成熟的精子细胞。同时,科学家们在显微镜下也观察到,尽管这些“人造的”精子具备正常精子“有尾巴”的特征,但它们却不能很好地游动,所以这些精子并不能在常规情况下与卵子结合,形成受精卵。于是,科学家们便将精子注入卵细胞中,使之与卵子融合,然后植入雌性老鼠的体内。

  实际上,纳叶尼亚领导的实验小组对210个卵细胞实施人工授精,只得到65个受精卵,植入雌性老鼠体内后,最后仅有7只小老鼠诞生,成功率仅为3.33%。尽管如此,纳叶尼亚教授仍对自己的实验结果感到兴奋,“这是我们第一次能够在体外培育精子,用这些精子使卵细胞受精,并让动物产下新生命。”  

  利用新技术产生的老鼠后代与克隆得到的后代有什么差别?简单地说,克隆得到的子代只是父代的复制体,它的遗传物质全来自于一个父体;而新方法得到的后代,其遗传物质则如同正常生育的一样,分别来自它的父亲(提供其遗传物质DNA以克隆成胚胎的雄性老鼠)和它的母亲(与“人造精子”结合的卵子提供者)。



  从动物到人类有多远

  “很长时间以来,用干细胞治疗疾病还只是一个概念,而上述工作则在某种程度上把可能性变成了现实性。”樊东升认为,干细胞研究上的最新成果在医学上具有重要的意义。领导上述第一项研究的美国约翰斯·霍普金斯大学教授道格拉斯·克尔日前也表示,他们的工作让全世界的瘫痪病人看到了“现实的希望”。下一步研究进展的快慢,在很大程度上取决于研究经费的获得。

  据樊东升介绍,利用干细胞治疗瘫痪病人这项技术用于人体还有许多障碍需要克服,首先,由于干细胞的特点是无限分化,这种治疗应用于人体导致肿瘤的风险很大,在这个问题还没有很好地解决之前,进入真正的人体试验还需要很长一段时间。其次,人和动物具有种属的差异,比如,由于人的脊髓长度更长,因此,移植入人体的细胞将需要生长更长的距离才能与肌肉连接,这种情况就增加了细胞进入体内后存活的难度。

  克尔表示,他正在计划用这种技术对猪进行试验,以验证其对较大的哺乳类动物的治疗效果。预计对人体的临床试验将可能在5年内进行,用于人体的治疗则更是许多年以后的事情了。尽管如此,他们的实验结果表明,胚胎干细胞有朝一日将能够用于治疗由于脊髓损伤、卢伽雷氏病等各种原因导致的瘫痪。

  对于后一项研究成果,科学家们也警告说,这些使用人造精子产下的小老鼠都有严重的异常。比如,实验中产下的所有小老鼠都没有生育能力,还有严重呼吸困难和行走障碍。它们不是体格过大,就是发育迟缓。其中最短的存活了3天,最长的也只存活了5个月,而正常老鼠的平均寿命是2年。纳叶尼亚教授认为,这些异常可能是由培育精子时产生的基因缺陷引起的。这表明将这一技术用于人类还太过冒险。纳叶尼亚教授说:“在我们确定这一技术对人类安全前,我们还需要做更多的工作。”

  据英国舍菲尔德大学生殖生物学教授哈里·穆尔估计:“要解决这一技术中的所有安全问题,可能还需要几年的时间。”



  虚假的招牌和伦理之争

  就在国外的干细胞技术还处于实验室研究阶段,并且有许多重大问题尚未得到解决的时候,近年来国内不断有人宣布用干细胞技术治疗疾病获得突破。“中国人老是喜欢说自己有‘突破’,实际上,‘突破’了这么多年,对很多病的治疗该怎么着还是怎么着,”作为主持国家“863计划”“211工程”等重大科研课题的神经科专家,樊东升对国内有人宣称的“用干细胞移植治疗神经系统损伤等疾病”的说法感到很无奈。他认为,目前国内最大的问题就是把希望当成现实来对待,炒作干细胞的概念,临床应用泛滥,用这个概念赚钱。“很多人、很多医院根本不具备研究和应用干细胞的资质,什么单位、什么人都敢做,所谓的‘干细胞移植’治疗的宣传具有欺诈性。这些非常不科学、不规范的做法,甚至在《健康报》上也有报道。”

  据樊东升介绍,这些打着“干细胞”幌子的治疗,对每个病人一般收费都在3万到5万元左右,有的甚至高达10万元。而且,更为严重的是,这些不成熟的技术在没有经过伦理学审查、没有病人“知情同意”的情况下直接用于临床。这样做不仅治疗无效,还可能产生致瘤作用等严重的后果。国内某些医疗机构的这种不规范做法,在国际神经科学会议上也引起过关注。

  协和医科大学副教授、亚洲生命伦理学会副会长翟晓梅则指出,干细胞技术最新的进展,为发展干细胞科学提供了伦理学上更为充分的理由,因为这些新的研究成果进一步说明,这一技术具有现实性,距离临床更近了一步。但另一方面,在把这一技术应用于人体的时候,需要一套完全不同于动物试验的伦理规范,比如,要在反复的动物试验以后才能用于人体试验;需要更严格的科研设计方案,把技术风险降到最低;需要患者知情同意等等。翟晓梅认为,对于干细胞的研究,尤其是进行与人体有关的研究,伦理学的标准和科学的标准同样重要。

  与此同时,美国国会参议院从7月17日开始针对有关胚胎干细胞的3项法案展开辩论。此前,总统布什已经重申,即使国会投票通过了上述法案,他也将动用否决权,阻止其中一项旨在增加胚胎干细胞研究经费的法案的实施,因为这种研究方法是以破坏人类的胚胎为前提的。  

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