干細(xì)胞研究與應(yīng)用——為人類生命健康提供保障（開卷知新）

圖為顯微鏡下的人胚胎干細(xì)胞。資料圖片

當(dāng)前，面向世界科技前沿、面向經(jīng)濟(jì)主戰(zhàn)場、面向國家重大需求、面向人民生命健康，廣大科學(xué)家和科技工作者正不斷向科學(xué)技術(shù)廣度和深度進(jìn)軍。其中，在干細(xì)胞領(lǐng)域，我國科研工作者近年來取得重大原創(chuàng)科研成果。造血干細(xì)胞移植（骨髓移植）用于治療白血病的安全性和有效性不斷提高，實現(xiàn)了全球首例干細(xì)胞治愈兒童擴張型心肌病治療，運用化學(xué)小分子將人成體細(xì)胞轉(zhuǎn)變?yōu)楦杉?xì)胞……

隨著生命科學(xué)研究不斷發(fā)展，人類對干細(xì)胞的了解逐漸深入，干細(xì)胞相關(guān)科研成果在疾病治療、再生醫(yī)學(xué)等方面發(fā)揮越來越重要的作用。應(yīng)用干細(xì)胞技術(shù)，不僅可以治療白血病、免疫系統(tǒng)疾病等過去難以醫(yī)治的疾病，還可以延展出類器官技術(shù)，以加速新藥開發(fā)、助力精準(zhǔn)醫(yī)療，甚至有望推動再生醫(yī)學(xué)實現(xiàn)飛躍，如治療阿爾茨海默病、修復(fù)衰老器官等。可以說，干細(xì)胞研究與應(yīng)用持續(xù)為人民群眾的生命健康提供保障。

“一生萬物”，種類多樣，維持生命勃勃生機

要了解干細(xì)胞，先要了解細(xì)胞。大家知道，細(xì)胞是人體的基本組成單位。一個成年人體內(nèi)約有40萬億至60萬億個細(xì)胞。構(gòu)成機體的細(xì)胞不僅數(shù)量龐大而且分工明確，神經(jīng)細(xì)胞主導(dǎo)思維、肌肉細(xì)胞產(chǎn)生運動、脂肪細(xì)胞儲存能量、免疫細(xì)胞介導(dǎo)免疫防護(hù)，等等。不同類型細(xì)胞進(jìn)一步組合形成組織、器官和系統(tǒng)，使人體能完成各種生命活動。神奇的是，這么多不同種類的細(xì)胞在生命初期均來源于一個細(xì)胞，那就是受精卵。受精卵增殖產(chǎn)生胚胎干細(xì)胞，并進(jìn)一步增殖和分化形成人體200多種細(xì)胞，最終成長為一個完整個體。

就像樹干可以長出樹杈、樹枝和樹葉，進(jìn)而開花結(jié)果，干細(xì)胞是一類能夠自我更新并分化形成各類型細(xì)胞的祖細(xì)胞。在個體發(fā)育過程中，干細(xì)胞增殖并分化形成各類細(xì)胞，構(gòu)建組織器官。在發(fā)育完成后，當(dāng)組織器官受損、出現(xiàn)炎癥或體內(nèi)穩(wěn)態(tài)發(fā)生變化時，干細(xì)胞作為“種子細(xì)胞”，能分化并補充此時所需要的細(xì)胞，完成修復(fù)。在生命活動末期，當(dāng)干細(xì)胞活力下降，難以滿足新生細(xì)胞替代衰老退化細(xì)胞的更替需求時，個體就出現(xiàn)衰老表型。

按發(fā)育階段來分，干細(xì)胞可分為胚胎干細(xì)胞和成體干細(xì)胞。胚胎干細(xì)胞是早期胚胎中的內(nèi)細(xì)胞團(tuán)培養(yǎng)而來的細(xì)胞，通俗地說，就是“一生萬物”的細(xì)胞，即理論上可以誘導(dǎo)分化為機體中所有種類的細(xì)胞。這種細(xì)胞可以在體外大量擴增、凍存和復(fù)蘇，而不喪失原有特性。成體干細(xì)胞是存在于成體組織中的未分化細(xì)胞，也叫組織干細(xì)胞。這種細(xì)胞能夠自我更新，還能特化為組成該組織的功能細(xì)胞，好似“細(xì)胞工廠”。目前發(fā)現(xiàn)的成體干細(xì)胞有造血干細(xì)胞、骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞、神經(jīng)干細(xì)胞、肌肉干細(xì)胞、皮膚表皮干細(xì)胞、視網(wǎng)膜干細(xì)胞等。

根據(jù)分化潛能，干細(xì)胞可分為全能干細(xì)胞、多能干細(xì)胞和單能干細(xì)胞。顧名思義，全能干細(xì)胞具有分化形成機體內(nèi)任何類型細(xì)胞的能力，有形成完整個體的分化潛能，比如胚胎干細(xì)胞。多能干細(xì)胞具有產(chǎn)生多種類型細(xì)胞的能力，但不能發(fā)育成完整個體。比如造血干細(xì)胞可分化出多種血細(xì)胞，骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞可分化為骨、軟骨、肌肉、脂肪等中胚層組織的細(xì)胞。單能干細(xì)胞則只能在成體組織器官中向單一方向分化，產(chǎn)生一種類型細(xì)胞。

應(yīng)用廣泛，疾病治療和再生醫(yī)學(xué)的有力工具

健康是每個人的愿望，在疾病治療和再生醫(yī)學(xué)方面，干細(xì)胞潛力巨大。一些發(fā)達(dá)國家率先用干細(xì)胞移植技術(shù)治療疾病，我國也在開展干細(xì)胞治療疾病臨床研究。據(jù)統(tǒng)計，全球6000多項干細(xì)胞臨床試驗中，涉及上百種疾病。

大眾最熟悉的，莫過于血液病治療。造血干細(xì)胞移植，是干細(xì)胞臨床應(yīng)用最早且較為常見的案例，主要針對貧血癥和白血病，包括再生障礙性貧血、先天性血球細(xì)胞缺乏癥、慢性骨髓細(xì)胞性白血病等。造血干細(xì)胞移植也應(yīng)用于某些特殊疾病的治療，如嚴(yán)重性聯(lián)合免疫缺陷疾病、自體免疫疾病多發(fā)性硬化癥等。這方面治療所用造血干細(xì)胞，主要來自臍帶造血干細(xì)胞和骨髓等。以前，這類疾病難以治愈，而今干細(xì)胞治療的應(yīng)用給患者帶去希望。

又如皮膚相關(guān)疾病治療。干細(xì)胞存在于多種皮膚組織，如表皮、毛囊和真皮中，維持皮膚動態(tài)平衡和損傷修復(fù)。干細(xì)胞治療可用于皮膚損傷。2017年，科學(xué)家通過干細(xì)胞再生了人類表皮，讓一位男孩獲得新的皮膚。如今，該技術(shù)在皮膚重度燒傷患者中得到應(yīng)用。在表皮傷口愈合過程中，間充質(zhì)干細(xì)胞通過促進(jìn)細(xì)胞遷移、血管生成、上皮化和肉芽組織形成等，能夠加速傷口愈合并減少疤痕的產(chǎn)生。干細(xì)胞功能障礙是銀屑病炎癥反應(yīng)失調(diào)的重要原因，臨床試驗發(fā)現(xiàn)，患者在接受干細(xì)胞治療后可長期緩解銀屑病癥狀。另外，干細(xì)胞療法也應(yīng)用于雄激素性脫發(fā)、斑禿的治療，包括毛囊移植及干細(xì)胞刺激療法等。

除了將干細(xì)胞直接用于疾病治療外，基于干細(xì)胞的各種新技術(shù)也有巨大應(yīng)用潛力。例如，基于成體干細(xì)胞建立的類器官，不僅是研究器官發(fā)育和疾病發(fā)生的重要模型，在腫瘤個性化治療、藥物研發(fā)和再生醫(yī)學(xué)等方面也可以發(fā)揮作用。類器官是一種體外培育而成、具備三維結(jié)構(gòu)的微器官，擁有類似真實器官的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，并能部分模擬來源組織器官的生理功能。以腫瘤病治療為例，當(dāng)前藥物多是通用的，但每個患者的具體情況都不一樣。類器官可以模擬患者器官，幫助找到適合藥物，實現(xiàn)個性化治療。在藥物研發(fā)方面，類器官可以幫助建立更加接近人體的疾病模型，降低新藥研發(fā)成本，縮短研發(fā)周期。

未來，干細(xì)胞最重要的應(yīng)用或是再生醫(yī)學(xué)。阿爾茨海默病是一種神經(jīng)退化性疾病，人們正在探索使用干細(xì)胞技術(shù)，取代受損神經(jīng)元，以期治療阿爾茨海默病。進(jìn)一步，干細(xì)胞技術(shù)有望用于修復(fù)衰老器官，使人延年益壽并享受高質(zhì)量生活。

我國的干細(xì)胞研究與應(yīng)用基礎(chǔ)較好，取得了一系列重要突破。研究方面，我國科研人員利用誘導(dǎo)多能性干細(xì)胞，通過四倍體囊胚注射，第一次證明了這類干細(xì)胞的全能性；創(chuàng)建了半克隆技術(shù)，建立了小鼠孤雄單倍體胚胎干細(xì)胞系（又稱類精子干細(xì)胞），可功能性地代替精子繁育健康小鼠；使用干細(xì)胞讓先天性眼盲的小鼠獲得了視覺；等等。應(yīng)用方面，我國科研人員首次在世界上建立了人胎兒胰腺干細(xì)胞系，可為臨床治療人類糖尿病提供種子細(xì)胞；利用臍帶間充質(zhì)干細(xì)胞改善卵巢血流、修復(fù)卵巢功能，使早衰卵巢重獲繁衍能力；等等。這些干細(xì)胞技術(shù)的突破，為我國干細(xì)胞研究應(yīng)用起到推動作用，折射出我國在干細(xì)胞領(lǐng)域由“跟跑”到“并跑”并向“領(lǐng)跑”發(fā)力的轉(zhuǎn)變。

生命和健康是科學(xué)問題，更是每個人都要面對的人生命題。擁有充滿活力的好身體，是人們樸素而真切的追求，更是干細(xì)胞研究者的目標(biāo)。作為生命科學(xué)的前沿和熱點，干細(xì)胞還有許多未解之謎值得我們不懈探索。隨著研究成果不斷出現(xiàn)，干細(xì)胞將繼續(xù)為疑難復(fù)雜疾病提供新的治療策略，為人類健康做出新的貢獻(xiàn)。