一个无力的事实是,我们每个人出生时便携带着“癌症细胞”。吴青峰,中国科学院遗传与发育生物学研究所研究员,先说两件对他触动特别大的事情。第一件事,一个朋友想要创业做医疗美容,请他去一家干细胞公司参观,这家公司是从人体脂肪里面提取出脂肪干细胞进行医疗美容。第二件事,他同事朋友的孩子得了一型糖尿病,孩子的胰岛素分泌能力非常差,需要安装一个胰岛素泵。
有一家公司联系了孩子的父母,希望用干细胞来治疗这种糖尿病。正是这两次经历,促使他今天来到这里,给大家介绍一下干细胞。
自然界当中有一群非常强悍的生物,有着非常强的器官再生能力。蝾螈的大脑被摧毁后,可以再生出一个大脑;窝虫被劈成两半,可以像蚯蚓一样长出两条窝虫;蜥蜴被切掉尾巴,可以像壁虎那样再长出一条尾巴;斑马鱼的心脏被去掉以后,可以再生出一个心脏。器官再生,往往来源于生物体内无处不在的体干细胞。但不幸的是,许多生物在进化过程中,慢慢丧失了器官再生的能力。
人体内的体干细胞依然存在于人类体内,体干细胞会分布在我们的皮肤、肺脏、肾脏、造血系统、肝脏以及肠道里面。有一位哈佛的科学家坚持不懈地进行了长达17年的造假,说心脏里面也存在一群心肌干细胞。心肌干细胞究竟有没有,还是一个非常有争议的话题。非常遗憾的是,我们身体里的体干细胞已经丧失了器官再生能力。
金庸小说里面的杨过被郭芙砍掉了手臂,不能再生出一个手臂;《封神榜》里的比干被挖掉了心脏,同样不会再生出一个心脏。
这些干细胞在我们身体里面究竟有什么用呢?我们身体里面的很多细胞需要新陈代谢,肠道细胞每3~5天就需要更新换代一次,皮肤细胞每8~40天需要更新换代一次,红细胞每120天也需要更新换代一次。身体里的体干细胞就会源源不断地产生新的细胞来补充消亡的细胞,以维持身体组织、器官的功能。
现在最有效的干细胞治疗的一种方式是用骨髓干细胞来治疗白血病,现在已经证实是高度有效的,并且有一套非常成熟的治疗方案。医疗界现在也存在一些乱象。比如,对脑中风患者给予神经干细胞治疗,对糖尿病患者给予胰岛干细胞治疗,对帕金森病或阿尔茨海默病的患者也给予干细胞治疗。这些干细胞治疗的方式我们都在研究,也进行了一系列的临床试验,但疗效有待进一步考察。我们还是持非常谨慎的态度。
大脑里的神经干细胞,我是研究大脑的,非常关注大脑里面是否存在一群神经干细胞,答案是肯定的。神经干细胞分布在大脑里不同的位置,主要包括侧脑室和海马。最近,有科学家发现第三脑室也存在一群神经干细胞。如果把大脑比作成一个椰子的话,你把椰子剥开,里面的椰汁就是脑积液,包裹脑积液的一群细胞就是神经干细胞。
神经干细胞究竟是怎么来的呢?当我们还是胚胎,有一群非常年轻的神经干细胞不停地分裂,创造了大脑。当然在大脑形成过程中,大部分的神经干细胞牺牲了自己,但是有一群非常温暖的神经干细胞想要伴随我们一生,它们就冬眠起来,伴随着我们出生、成年、老去。但是在一些阿尔茨海默病患者中,这些干细胞的数量是明显减少的。
神经干细胞可以产生神经元与胶质细胞。
有一段时间,科学家非常热衷于提升这些神经干细胞的功能,以提高人类智商。当大脑受到损伤的时候,这些神经干细胞会被激活,产生神经元和胶质细胞。神经元是我们大脑中处理信息的基本单元,它们可以处理信息、传递信息,让大脑高速运转起来。胶质细胞在大脑里主要起支撑作用,庞大的数量构建了几亿个复杂美丽的建筑,让神经元住在里面安静的工作。
据说,爱因斯坦大脑里面的胶质细胞比正常人多,但是功能性的神经元数量并没有明显的区别。
非常遗憾的是,神经干细胞损伤修复能力非常差,它们可以产生神经元,但更多的是产生胶质细胞,最终造成一个胶质疤痕留在大脑里面。如何唤醒神经干细胞在它们冬眠以前的本事?这是科学家孜孜以求的事情。干细胞具有对细胞更新换代、损伤修复的能力,但每一个硬币都有两面性,干细胞有时候也非常危险。
当神经干细胞发生特殊基因突变的时候,它们就会变成小恶魔,在大脑里制造出一个肿瘤。下图是一个脑瘤。左边是一个憨厚老实的神经干细胞,当基因突变的时候,它就会变成张牙舞爪的样子,我们称之为肿瘤干细胞,肿瘤干细胞可以疯狂地复制自己,形成肿瘤。肿瘤会慢慢变大,挤压大脑里的空间。现在对于肿瘤的治疗效果是比较差的,我们通常运用手术方式对肿瘤进行切除,但是药物化疗的效果非常差。
有很多药物刚开始对脑瘤的治疗效果很好,但是药物的治疗效果会慢慢变弱,这个反应称为药物抵抗。
为什么会出现药物抵抗呢?有一个假说,当神经干细胞变成小恶魔——肿瘤干细胞的时候,它们会不断地复制变成一个大脑肿瘤,这些肿瘤干细胞摇身一变又冬眠起来,变成一副若无其事的样子,跟普通细胞没有两样。药物可以杀死普通的肿瘤细胞,但是对肿瘤干细胞却束手无策。
当药物撤掉以后,肿瘤干细胞就再一次疯狂地复制自己,形成一个新的肿瘤,这叫肿瘤复发。现在有一些方案对肿瘤干细胞进行歼灭,设计药物去特异性地杀死肿瘤干细胞,同时把肿瘤细胞杀死,这样的治疗效果就会比较好。
解析肿瘤干细胞的分子特征将成为靶向治疗的关键。为什么以前很难找到肿瘤干细胞?因为它们的群体很小,相当于要在茫茫人海中,把一群伪装成好人的坏人抓出来。现在出现一种单细胞测序技术,对肿瘤里面的每一个细胞进行地毯式的搜查,并详细地去看它们的分子特征,这样就可以把肿瘤干细胞的特异性标记出来,再对肿瘤干细胞进行特异性的歼灭,从而促成更好的靶向治疗,这种治疗方式远比以前用的普通肿瘤药物效果更好。
我们实验室正在做这件事情,但是路还非常漫长。难在哪里?一方面是怎样能够更好地开发利用内源性的神经干细胞;另一方面,要避免神经干细胞发生不必要的基因突变产生肿瘤。对于外源性的神经干细胞治疗,要避免它们产生恶性突变。所有的体干细胞治疗都有一定的危险性,接受干细胞治疗要警惕!我们真心希望能够更好地开发利用内源性的神经干细胞,也希望能够把外源性的干细胞更好地移植到人体内,修复身体损伤,治疗更多的疾病。