干細(xì)胞技術(shù)丨未來(lái)醫(yī)學(xué)發(fā)展的方向就是讓身體自我修復(fù)！
有沒(méi)有一種方式，從根源解決衰老和疾病的發(fā)生？激發(fā)身體的自我修復(fù)的能力？生命科學(xué)研究正如火如荼，未來(lái)干細(xì)胞或許可以辦到！
未來(lái)某一天，新興的再生醫(yī)學(xué)領(lǐng)域可能會(huì)給心臟病和神經(jīng)退行性疾病的治療帶來(lái)革命性變化，解決器官捐獻(xiàn)供體不足問(wèn)題，完全恢復(fù)受損的肌肉、肌腱和其他組織。研究人員發(fā)現(xiàn)，關(guān)鍵在于給身體提供一類由多種蛋白質(zhì)、纖維或細(xì)胞組成的啟動(dòng)元件，或者克隆已在成年患者體內(nèi)發(fā)現(xiàn)的半特化的干細(xì)胞，從而使機(jī)體替換掉損傷的細(xì)胞。人工干預(yù)可以使機(jī)體再生這些組織，在通常情況下，這是無(wú)法單獨(dú)依靠機(jī)體自身來(lái)完成的。這種使機(jī)體自我修復(fù)的治療方法，已經(jīng)使一些患者生病的心臟開始恢復(fù)活力，并幫助外科醫(yī)生治療肌肉損傷。
干細(xì)胞技術(shù)可能是徹底改變心臟病的治療方式
2009年初，邁克·瓊斯（Mike Jones）65歲，患有充血性心力衰竭（congestive heart failure），他的心臟一直不能有效泵血。他聯(lián)系了新聞報(bào)道中的這位醫(yī)生，路易斯維爾大學(xué)的羅伯托·波利（Roberto Bolli）。2009年7月，瓊斯成為世界上第一位接受自體心臟干細(xì)胞移植療法的病人。
治療前，瓊斯幾乎不能爬樓梯，而如今他可以自如地劈柴，在自己9英畝（約36421平方米）的庭院中清理掉落的樹枝。他的“心臟射血分?jǐn)?shù)”（ejection fraction，衡量心臟泵血功能的一個(gè)指標(biāo)）已經(jīng)從治療前的20%，提升到接受治療兩年之后的40%——這真是不可思議的改善，盡管目前的數(shù)值仍然低于正常水平（55%—70%）。
從那時(shí)起，已經(jīng)有數(shù)百名心臟病患者接受了類似的治療，醫(yī)生從病人自己的心臟、骨髓或非親屬捐獻(xiàn)者身上提取干細(xì)胞，再回輸?shù)讲∪梭w內(nèi)，這些病人的情況都有所改善。
研究者認(rèn)為，這些干細(xì)胞能夠構(gòu)建出新的組織，并刺激其他細(xì)胞分裂。盡管我們?nèi)孕枰芯浚绾尾拍苷_使用這些干細(xì)胞，但毋庸置疑，干細(xì)胞療法是完全可行的。將來(lái)，我們可以收集、培養(yǎng)并凍存我們自己的干細(xì)胞，以備不時(shí)之需。”
過(guò)去40年間，科學(xué)家認(rèn)為人體心臟是一個(gè)強(qiáng)大但容易受傷的動(dòng)力泵。他們推斷，這可能是由于成人心臟不能產(chǎn)生新細(xì)胞，所以任何細(xì)胞的死亡都會(huì)對(duì)心臟造成不可挽回的損害。然而，一位科學(xué)家偶然在顯微鏡下，觀察到成人的心臟細(xì)胞可以分裂，而此后，對(duì)心臟組織樣本所做的碳同位素測(cè)年檢測(cè)也證實(shí)，成人心臟終生都能再生新的細(xì)胞，盡管更新速度比腸和皮膚慢很多。
目前，生物學(xué)家估計(jì)，心臟每年可以更新的細(xì)胞數(shù)量，超過(guò)心肌細(xì)胞總數(shù)（40億—50億個(gè)）的1%。同時(shí)，科學(xué)家還發(fā)現(xiàn)，這些新細(xì)胞來(lái)自心臟中成體細(xì)胞和干細(xì)胞的復(fù)制。這些自體干細(xì)胞可以在一定程度上幫助心臟修復(fù)。比如在心臟病發(fā)作后，損傷部位周圍的干細(xì)胞會(huì)分化成新的心臟細(xì)胞，并刺激已有的心臟細(xì)胞分裂。然而，這種自我修復(fù)只能持續(xù)1周—2周，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足以替換一次典型的心臟病發(fā)作所損害的十幾億細(xì)胞。
因此，心臟病發(fā)作的結(jié)果就是造成大面積的、僵硬的疤痕組織（scar tissue）。就像汽車輪胎在破損處會(huì)膨出一樣，人體心臟也會(huì)在疤痕處膨出，從而導(dǎo)致這個(gè)本來(lái)效率很高的器官變成一個(gè)松垮無(wú)效的血泵。
干細(xì)胞治療是給心臟注入大量的自體修復(fù)細(xì)胞。實(shí)驗(yàn)表明，一部分注入的干細(xì)胞會(huì)分化為成體細(xì)胞，但大多數(shù)細(xì)胞會(huì)在幾天內(nèi)死亡。然而在細(xì)胞死亡之前，它們會(huì)分泌多種可以促進(jìn)健康心臟細(xì)胞增殖的蛋白，并且分泌可以降解疤痕組織中膠原蛋白纖維的蛋白酶，從而促進(jìn)心肌組織的再生。
利用天然膠黏劑，就可能使肌肉、肌腱甚至器官再生
多年來(lái)，無(wú)論是研究人體還是其他生物體，生物學(xué)家大多將注意力集中于細(xì)胞內(nèi)部的活動(dòng)，而忽略了機(jī)體內(nèi)將細(xì)胞整合到一起的“膠水”。當(dāng)研究人員開始深入研究細(xì)胞間的這些物質(zhì)，即細(xì)胞外基質(zhì)（extracellular matrix）時(shí)，他們開始意識(shí)到，這是一個(gè)十分復(fù)雜的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)。長(zhǎng)期被忽略的細(xì)胞外基質(zhì)不僅組成了維持動(dòng)物組織和器官所必需的生物支架，以避免組織和器官溶解成一團(tuán)糊狀，還能釋放信號(hào)分子，幫助機(jī)體進(jìn)行自我修復(fù)。
在這種認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上，研究人員目前提出一種新的組織工程療法——讓天然生物支架發(fā)揮修復(fù)能力。這種方法是從豬等動(dòng)物的天然組織中提取細(xì)胞外基質(zhì)，然后將其植入嚴(yán)重內(nèi)傷的病人體內(nèi)。新植入的支架可能釋放信號(hào)分子，吸引半特化的干細(xì)胞從身體其他部位遷移到損傷處，填補(bǔ)缺損，進(jìn)而分化成損傷處原有的特定組織。最終，這些植入的支架將被人體內(nèi)的蛋白和纖維替代，完全清除外源植入的痕跡。
研究人員正在飛速地把這一設(shè)想變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。外科醫(yī)生已開始嘗試讓人體再生新的肌腱，他們希望，在不久的將來(lái)可以常規(guī)化地重建大塊肌肉組織，甚至器官。美國(guó)國(guó)防部成立了專家組，對(duì)在戰(zhàn)爭(zhēng)中因爆炸而導(dǎo)致胸部、手臂或腿部嚴(yán)重受傷的士兵進(jìn)行治療。
美國(guó)匹茲堡大學(xué)麥格溫再生醫(yī)學(xué)研究所副所長(zhǎng)斯蒂芬·巴迪拉克（Stephen Badylak）為推進(jìn)再生醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的進(jìn)步作出了重要貢獻(xiàn)，巴迪拉克相信，總有一天可以證明細(xì)胞外基質(zhì)移植對(duì)于治療爆炸中的幸存者非常有益。他指出，哺乳動(dòng)物的身體對(duì)受傷作出反應(yīng)的方式很有限。對(duì)于小傷口，比如被紙張劃破的傷口，在炎癥細(xì)胞局部聚集、對(duì)抗感染并清除損傷組織后就會(huì)消失，很快就會(huì)被正常皮膚完全替代（不會(huì)產(chǎn)生疤痕）。
而另一方面，遭遇路邊炸彈襲擊而幸存下來(lái)的士兵，其體內(nèi)某個(gè)特定肌肉群可能會(huì)損失20%—80%的肌肉組織。研究人員認(rèn)為，在這樣嚴(yán)重受傷的情況下，身體再生組織，進(jìn)行自我修復(fù)的能力已經(jīng)不足以完全修復(fù)損傷，未修復(fù)處就會(huì)被密集的疤痕組織填滿。疤痕組織雖然能與周圍的存留組織相連接，但會(huì)導(dǎo)致組織功能喪失。在這種情況下，最佳選擇可能是截肢，并安裝假肢，以便使傷者獲得更大的運(yùn)動(dòng)能力。
要構(gòu)建能正常工作的大型器官，研究人員需要找到一種在支架內(nèi)部形成血管網(wǎng)絡(luò)的方法.
TED大會(huì)上介紹的先進(jìn)科技總能讓觀眾驚嘆。然而即使是按照TED的標(biāo)準(zhǔn)，2011年由威克弗里斯特再生醫(yī)學(xué)研究所的安東尼·阿達(dá)拉（Anthony Atala）發(fā)表的演講仍然令人震驚。阿達(dá)拉站在臺(tái)上演講時(shí)，身后一臺(tái)機(jī)器內(nèi)部的電機(jī)——畫面顯示，電機(jī)正在反復(fù)“編織”，將實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)的活細(xì)胞一層層地堆積在一個(gè)中央平臺(tái)上，電機(jī)的所有動(dòng)作都基于一個(gè)高度精確的三維數(shù)字圖案。
這個(gè)過(guò)程稱為三維打印，它的工作原理類似于噴墨打印機(jī)，只不過(guò)噴墨打印機(jī)使用油墨，而這臺(tái)三維打印機(jī)使用了活細(xì)胞溶液。通過(guò)將人體細(xì)胞一層層地堆積起來(lái)，阿達(dá)拉的這臺(tái)機(jī)器最終“打印”出了一個(gè)真實(shí)大小的腎臟。這個(gè)過(guò)程就像人們利用個(gè)人的三維打印機(jī)制造出咖啡機(jī)的塑料零件一樣簡(jiǎn)單。
{ 臨床案例分享 }
真實(shí)案例展示，部分圖片可能會(huì)引起您的不適
案例一：銀屑病
銀屑病患者，通過(guò)靜脈注射方式將間充質(zhì)干細(xì)胞輸注到體內(nèi)。圖片對(duì)比可見，治療后，皮膚正逐步恢復(fù)正常狀態(tài)。
案例二：高位截癱
高位截癱患者，醫(yī)生通過(guò)腰椎穿刺術(shù)將間充質(zhì)干細(xì)胞注射到蛛網(wǎng)膜下腔。
案例三：造血干細(xì)胞移植后慢性GVHD患者
案例四：糖尿病足
案例五：系統(tǒng)性硬化癥
案例六：白塞氏病
確診“白塞氏病”5年多，全身多發(fā)潰瘍。
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