干细胞是一种尚未发育成熟的细胞,是人体内能够转化成多种细胞的基本细胞,它具有再生为各种组织器官的潜能,使人再生受损的细胞和组织——

处于细胞分裂阶段的人体胚胎

胚胎干细胞引起的争论

取得干细胞的最佳材料是胚胎组织。它们不仅可转化为各种不同的细胞,而且可以长期生存。专家们认为它们比成年干细胞更有价值。但为了取得这些细胞,就必培养人类胚胎。直到现在,大部分的胚胎干细胞来自对不孕病人治疗后的多余胚胎。2001年8月7日,人类第一次为了获取身体干细胞而在实验室里制造出了人胚胎的研究成果公布后,引起了全美关于干细胞研究的广泛争论。许多人权组织强烈反对从事人类胚胎的研究;而研究者们辩称他们的研究是合乎道德的,合乎科学的,而且有助于人类了解自己早期的发展情况。

正当人们为胚胎干细胞研究带来的伦理争论不休时,美国科学家发明出一种不用胚胎也能产生干细胞的方法,使干细胞的研究和应用出现转机。美国无限基因公司总裁比夏普领导的研究小组,正在开发一种能使成人细胞返老还童新方法,不用胚胎就能将成人体细胞转为干细胞。这种称为细胞重组的方法是把成人患者的细胞从体内取出,将其培养成早期胚胎未分化干细胞的状态,接着把这些细胞转换成特定细胞如心肌细胞,然后再将此心肌细胞移植回患者体内。

目前,开发重组细胞技术的公司已有多家。2001年8月1日,在美国国会听证会上有3家公司表示,他们已将这一技术申请专利或已研发成功。英国PPL公司也在开发该技术,但他们不愿意谈及这一技术的细节。该公司从牛卵或牛体细胞内萃取出细胞质,然后将其注射到皮肤细胞内,使皮肤细胞变得很像在早期胚胎上发现的未分化干细胞。他们又在这类细胞中加入化学物质,使其转变成心脏细胞,试验发现,该细胞甚至还在培养皿中就开始跳动。

比夏普认为,利用卵细胞质的方法可能还有其他种。无限基因公司现正接受美国商务部和国立卫生研究所的资助一研究猪和牛细胞返老还童的技术。

干细胞治疗初显威力

糖尿病是一种自身免疫疾病,导致胰腺无法产生适量的胰岛素满足机体的需要。糖尿病患者的免疫系统攻击和破坏胰腺胰岛细胞,导致胰腺停止产生胰岛素。在美国有100多万人患有I型糖尿病,患者还患有多种并发症,包括心脏病、中风、失明和肾脏衰竭。美国糖尿病协会说,目前治疗I型糖尿病的唯一方法是胰腺移植,但是器官的供应量严重不足。最近,以色列科学家宣布,他们成功地诱导人类胚胎干细胞转化为胰岛细胞,这将是产生I型糖尿病革命性治疗的关键一步。这一发现标志着利用胚胎干细胞治疗1型糖尿病的重要进步。研究人员说,这些在实验室中产生的细胞具有许多胰岛细胞的特征,包括胰岛素的产生和释放;但他们也承认,目前他们无法显示这些细胞还具有根据肌体葡萄糖水平调控胰岛素分泌的能力。

科学家还称他们利用骨髓细胞发展了肾脏组织,这将是移植外科领域令人惊骇的发展。它将为数千名等待移植手术的患者带来治疗上的革命,患者受损的肾脏能够被修复,而不是依赖捐赠器官。该项研究由伦敦皇家癌症研究基金的组织病理学分部的主任尼古拉斯 · 赖特领导,首次显示了来自成人骨髓的干细胞能转化为成熟肾细胞。正常情况下,骨髓中的干细胞只能发展为特异血细胞,但科学家显示它们具有转化为其他器官组织的能力。这项研究的结果公布在《病理学》上,显示这是治疗肾脏疾病的新方法。

赖特教授说:“医生能够利用来自患者自身骨髓的干细胞来补充因为受伤而减少的肾细胞。由于肾脏自我修复能力很差,所以它将带来极大好处。此外,肾脏对新细胞的排斥反应较少,因为它们来自患者自身。”

今年6月17日上海华山医院宣布为一位脑部受伤的患者成功进行了世界上首例人体神经干细胞移植;6月底北京大学干细胞研究中心称,他们已为6位角膜病患者施行了人体角膜干细胞移植。

专家们认为,将干细胞分离并使它们向特定的方向分化,用健康组织替代病变组织,这是非常困难的。美国威斯康星大学的科学家从1998年起已设法分离出干细胞,并生长成为神经细胞、肌肉细胞、骨细胞等,但过程还不能控制。但可以肯定的是:如果人类可以掌握胚胎干细胞向不同组织细胞“定向分化”的条件,弄清胚胎干细胞发育的调控机制,从而在体外大规模地培养,并最终将之移植到病人体内,去修复受损的组织或器官,那么这种治疗方法的潜力将是难以置信的。

干细胞治疗为人类健康带来了新的福音,同时这项研究也蕴藏着巨大的商机。美国目前有40余家风险企业在从事这一新技术的研究开发,其中一些公司已把它推向商业化阶段。据有关机构预测,干细胞医疗的潜在市场大约为800亿美元,如果将药物等有关的产业计算在内,2020年前后的全球市场规模可达4000亿美元。

干细胞研究的国际竞争白热化

由于具有广阔的医疗前景和巨大的商机,进入新世纪后,有关干细胞的争夺开始进入白热化。首先是英国众议院通过法案,允许科学家克隆人类早期胚胎,并从中提取干细胞进行研究;法国部分学者今年3月联名向法国科研部长提交了一份调查报告,呼吁政府大力加强对干细胞研究的扶持力度;今年4月美国科学家首次从脂肪中分离出干细胞;6月,德国波恩的科学家成功地为——名未出生的男婴在母腹内进行了干细胞移植。日本京都大学再生医学研究所也在这一月向该校伦理委员会提出申请,要求加强胚胎干细胞研究,开发国产化的人体胚胎干细胞;中国则在6月完成了人体神经干细胞和角膜干细胞的移植。

目前处于干细胞研究领先地位的仍然是美国。从最初的骨髓移植算起,干细胞研究在美国已进行了30多年。1998年,美国科学家成功地应用人类胚胎干细胞在体外生长和增殖,带动了全世界的干细胞工程研究热潮。但他们的研究在2001年4月以后出现了一些不和谐音符。去年8月,美国国立卫生研究所(NIH)发布了联邦政府资助人类多能干细胞研究的指南,为NIH资助科学家进行胚胎干细胞研究铺平了道路。但是,由于胚胎干细胞取自堕胎或流产的胚胎或者胎儿组织,这份指南在美国国内引发了大规模的论理争议。今年4月25日,NIH决定取消原定的人类胚胎干细胞研究经费申请案的审查会议。该申请案是美国第一例人类胚胎干细胞研究经费申请案,有关方面认为,这意味着布什政府将不对人类胚胎干细胞研究进行资助。然而,8月9日,美国总统布什终于还是宣布支持联邦政府有限度地资助胚胎干细胞研究,目前,已经组建了一个由知名科学家、生物医学伦理学家和律师等组成的总统咨询委员会,专门监督干细胞研究,制定管理细节,思考各种生物医学技术将对伦理道德带来的影响。美国国立卫生研究所业已初步制定了胚胎干细胞研究指南。大批美国公立、私立机构都在研究干细胞的各种获取渠道以及它们的分化功能,并已发现可以从骨髓、胚胎、脂肪、胎盘和脐带等渠道获得干细胞。

英国是干细胞研究领域占据领先地位的又一个国家。今年1月,英国第一个将克隆研究合法化,允许科学家培养克隆胚胎以进行干细胞研究,并将这一研究定性为“治疗性克隆”。科学家可以从生育诊所废弃的胚胎用于干细胞和其他研究,也可以通过试管内受精培养研究用胚胎。现在,新的法律允许研究人员通过克隆制造干细胞,但研究中使用过的所有胚胎必须在14天后被销毁。

在日本,干细胞研究是“千年世纪工程”中的核心内容之一。为了能科学安全地进行干细胞研究,日本政府通过了干细胞研究指南。指南规定,用于研究的胚胎细胞只能从那些本该被废弃、用于生育治疗目的的胚胎中获取。这一指南有可能允许日本实验室在今年年底开始进行用胚胎干细胞培育组织的研究。关于克隆人和制造精子和卵子的研究则在日本被严格禁止。

以色列尚未制订管理干细胞克隆研究的法律,允许破坏胚胎以进行干细胞研究。据《临床调查杂志》报道,以色列科学家已宣布首次成功地用人类胚胎干细胞培育出了心脏细胞,这些心脏细胞具有自然跳动的功能。

有关专家表示,现在的种种尝试仅是开始。用干细胞技术治疗疾病至少还要经历三个阶段:第一阶段,把一种组织的成体干细胞直接移植给相应组织坏损的病人以治疗疾病;第二阶段,如果掌握了干细胞向某种组织细胞分化的条件,就可以在体外对干细胞进行诱导使之“定向”分化成所需的细胞。对于某些遗传性疾病,还可对干细胞进行基因修饰。对经过“定向分化”或“基因修饰”后的干细胞进行筛选,把“合格”的细胞移植给病人。乐观的估计,达到这个水平大概需要3~5年时间。这种“细胞或组织替代”技术可望用于那些因某种细胞死亡而引起的疾病,比如糖尿病、帕金森氏病等;最理想的是第三阶段,即在体外进行“器官克隆”以供病人移植。真正在体外形成一个具有正常生理功能和结构的人体器官,绝不是5~6年就能实现的。目前,“器官克隆”还只是一个“美好的愿望”。当然,这个“美好的愿望”最终一定能够实现,但是现在还没有哪个研究者能对时间做出精确的推断。

我国干细胞医疗市场庞大

我国人口众多,干细胞医疗市场相当庞大。我国每年有400多万名患者在苦苦地等待着造血干细胞的移植。仅白血病患者,全国每年新增4万人,这些患者大部分需要造血干细胞移植的救治。目前我国造血干细胞捐献者资料库(中华骨髓库)库存资料不足3万例,与美国的450万例、欧洲的370万例、中国台湾的21万例相比差距太大,要满足这些骨髓移植病人的需要,我国的骨髓库至少要有4000万例的库存资料。鉴于我国的国情,多数家庭只有一个孩子,能获得胞间干细胞的可能性很低,而非相关供体间白细胞(HLA)配型相合率只有10万分之一;从国外进口一份用于移植的骨髓或脐带血干细胞制品价格非常昂贵;因此,专家指出,我国是干细胞及其衍生组织需求最大最迫切的国家。

我国的干细胞研究和应用已有一定的基础。到70年代末80年代初,临床骨髓移植治疗血液病在我国陆续开展;90年代以来,除骨髓移植外,外周血和脐血干细胞移植也逐步应用治疗血液病和肿瘤。可以说,在干细胞研究领域,中国的科学家与西方学者站在同一条起跑线上。中国医学科学院血液学研究所、北京大学干细胞研究中心、中国军事医学科学院干细胞中心、上海第二医科大学是干细胞权威研究机构。

现在,由我国协和干细胞基因工程有限公司投资建设的“生命银行”正式开始运作。协和血液病医院已成功地对300多位白血病等患者实施了干细胞临床治疗。协和“生命银行”的建设,对加速我国脐血干细胞移植技术的应用与发展将起到强有力的作用。“生命银行”的收入主要来源于存储费和年保存检测费。存储一份自体脐血,各项费用是4900元,每年的检测费是480元。当脐血保存库达到3万份血样时,就会有比较好的赢利。按照计划,今后将在全国按照统一的标准建立15个“生命银行”连锁店,使脐血存储数量达到10万份,成为国内最大的脐血干细胞库。