利用干細(xì)胞產(chǎn)生新的組織和器官來(lái)修復(fù)病變和破損的組織和器官便是再生醫(yī)學(xué)?，F(xiàn)在，人類(lèi)可以通過(guò)干細(xì)胞使血管、汗腺、神經(jīng)再生，并生產(chǎn)出組織工程皮膚和組織工程軟骨，甚至組織工程耳朵和膀胱等。汗腺再生能夠使患處皮膚恢復(fù)正常發(fā)汗功能、這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)在中國(guó)15家醫(yī)院推廣使用。1997年，世界上第一個(gè)組織工程產(chǎn)品——“組織工程皮膚”由美國(guó)食品與藥物管理局(FDA)批準(zhǔn)上市，2007年，我國(guó)的同類(lèi)產(chǎn)品也正式獲得注冊(cè)。

干細(xì)胞與癌癥

但是，干細(xì)胞用于治病卻一直有一個(gè)讓人不安的擔(dān)心，如果控制不好，治病所用的干細(xì)胞就有可能演變?yōu)殡y以制約的腫瘤，甚至發(fā)展為癌癥。尤其是全能分化的胚胎干細(xì)胞有可能不受控制地生長(zhǎng)，生成癌癥。

再生醫(yī)生的概念起源于蠑螈和壁虎等動(dòng)物，后者在斷了尾巴和四肢后，很快就能長(zhǎng)出新的尾巴和四肢，原因在于它們體內(nèi)有功能強(qiáng)大的再生干細(xì)胞，并且有啟動(dòng)它們迅速生長(zhǎng)的機(jī)制。人們?cè)诟袊@自身不如之時(shí)，也觸發(fā)了模仿這些動(dòng)物的自我修復(fù)功能來(lái)修復(fù)自身組織和機(jī)體的想法，這就是再生醫(yī)學(xué)的思路。不過(guò)，人類(lèi)也慶幸自身沒(méi)有蠑螈一樣的再生能力，如果有這樣的再生能力，那么人體就不可避免地會(huì)患癌。因?yàn)椋┌Y就是因?yàn)闄C(jī)體內(nèi)一些器官和組織的細(xì)胞不能受到控制而瘋長(zhǎng)時(shí)產(chǎn)生的，這些瘋長(zhǎng)的細(xì)胞要么是干細(xì)胞，要么是與干細(xì)胞有關(guān)。

1997年加拿大多倫多大學(xué)的分子生物學(xué)家喬治·狄克從一種稱(chēng)為急性髓細(xì)胞白血病(AML)的“血癌”中分離出了疑似干細(xì)胞。AML細(xì)胞的特征之一是表面有兩種蛋白質(zhì)，CD34和CD38，而含CD34蛋白質(zhì)的只是其中一小部分，約占0.2％。狄克認(rèn)為，這些少數(shù)細(xì)胞就是干細(xì)胞。

而且，后來(lái)的研究發(fā)現(xiàn)，在乳腺癌、腦癌、前列腺癌、結(jié)腸癌、胰腺癌、卵巢癌、肺癌、膀胱癌、黑色素瘤、肉瘤、AML、慢性骨髓細(xì)胞白血病、何杰金(氏)淋巴瘤和骨髓瘤等惡性腫瘤中，都有干細(xì)胞的蹤影。

所以，研究人員提出了兩種假說(shuō)來(lái)解釋這一現(xiàn)象。一種假說(shuō)認(rèn)為，干細(xì)胞控制腫瘤的發(fā)生。腫瘤內(nèi)至少有兩種細(xì)胞，一種是占主要比例的子細(xì)胞，另一種是一小部分干細(xì)胞。而且人體的組織都有干細(xì)胞，它們的職能介于性細(xì)胞和普通體細(xì)胞之間。干細(xì)胞一般是將體細(xì)胞嚴(yán)格約束起來(lái)，但允許身體組織更新。沒(méi)有干細(xì)胞，組織更新就會(huì)發(fā)生在任何體細(xì)胞甚至所有體細(xì)胞中，即發(fā)生癌變。同時(shí)，如果干細(xì)胞發(fā)生不良突變，也會(huì)無(wú)法抑制體細(xì)胞的肆意增長(zhǎng)，從而產(chǎn)生癌癥。

另一種假說(shuō)則認(rèn)為，干細(xì)胞直接引發(fā)腫瘤，尤其是在用干細(xì)胞治療疾病后。

2009年，以色列醫(yī)生發(fā)現(xiàn)，一名陷于絕望的患致命性腦病的男孩采用了注射胚胎干細(xì)胞的治療后，引發(fā)了男孩大腦和脊髓中的腫瘤產(chǎn)生。這位以色列男孩患的是一種罕見(jiàn)的疾病，共濟(jì)失調(diào)毛細(xì)血管擴(kuò)張癥，表現(xiàn)為進(jìn)行性小腦性共濟(jì)失調(diào)，眼球結(jié)膜和面部皮膚的毛細(xì)血管擴(kuò)張等。以色列的醫(yī)生經(jīng)過(guò)調(diào)查表明，這名男孩在俄羅斯接受干細(xì)胞注射治療后大腦和脊髓中產(chǎn)生的腫瘤就是由注入其體內(nèi)的外源性胚胎神經(jīng)干細(xì)胞增生所引起。

目前，人們傾向于認(rèn)為是干細(xì)胞不受控制的生長(zhǎng)誘發(fā)了癌癥。

防止干細(xì)胞發(fā)生癌變

2007年兒月20日，美國(guó)和日本的兩個(gè)科學(xué)小組同時(shí)宣布，他們成功地將人體皮膚細(xì)胞改造成了幾乎可以和胚胎干細(xì)胞媲美的干細(xì)胞。其中，日本京都大學(xué)的山中伸彌研究小組的成果更引人關(guān)注。他們使用逆轉(zhuǎn)錄病毒把4種基因0ct3／4、Sox2、c-Myc和Klf4轉(zhuǎn)移到人的成體細(xì)胞中，把成體細(xì)胞轉(zhuǎn)化為了誘導(dǎo)多能干細(xì)胞(iPs)。這也意味著，未來(lái)臨床上不需要人體胚胎干細(xì)胞就可以直接獲得干細(xì)胞來(lái)治療疾病，因?yàn)槭褂萌梭w胚胎干細(xì)胞有著很多倫理爭(zhēng)論。

但是。誘導(dǎo)多能干細(xì)胞也可能誘發(fā)癌變。因?yàn)?，已有一些研究證明，人體纖維原細(xì)胞制作的誘導(dǎo)多能干細(xì)胞具有高度致癌的危險(xiǎn)。但是，現(xiàn)在研究人員發(fā)現(xiàn)，如果在培育誘導(dǎo)多能干細(xì)胞的時(shí)候，調(diào)整某種基因，如用L—Myc基因代替c—Myc基因，就可以大幅降低誘導(dǎo)多能干細(xì)胞癌變的風(fēng)險(xiǎn)，從而生成安全的誘導(dǎo)多能干細(xì)胞。

在以前的研究中，日本的山中伸彌等人為了避免誘導(dǎo)多能干細(xì)胞的致癌性，也嘗試過(guò)用植2x3種基因來(lái)培育誘導(dǎo)多能干細(xì)胞，但是，這種方式生成的誘導(dǎo)多能干細(xì)胞質(zhì)量較差。此后，研究人員發(fā)現(xiàn)，L—Myc基因的結(jié)構(gòu)與c—Myc基因非常相近。為了比較兩種基因的功能，他們分別把這兩種基因搭配其他3種基因一起植入實(shí)驗(yàn)鼠體細(xì)胞中，培育出誘導(dǎo)多能干細(xì)胞。然后再讓誘導(dǎo)多能干細(xì)胞分化成生殖細(xì)胞，并孕育出實(shí)驗(yàn)鼠后代。約兩年后，用含c—Myc基因的誘導(dǎo)多能干細(xì)胞孕育的實(shí)驗(yàn)鼠后代有70％以上出現(xiàn)了腫瘤，但利用L—Myc基因的誘導(dǎo)多能干細(xì)胞孕育的實(shí)驗(yàn)鼠后代則幾乎未發(fā)現(xiàn)腫瘤。

而且，用L—Myc基因代替c—Myc基因培育誘導(dǎo)多能干細(xì)胞的效率也比較高。與使用原先的培育方法相比，使用新方法可使實(shí)驗(yàn)鼠體細(xì)胞轉(zhuǎn)化為誘導(dǎo)多能干細(xì)胞的比率提高4倍左右；人類(lèi)體細(xì)胞轉(zhuǎn)化為誘導(dǎo)多能干細(xì)胞的比率提高到3倍左右；與只植入其他3種基因培育誘導(dǎo)多能干細(xì)胞相比，使用新方法培育的誘導(dǎo)多能干細(xì)胞分化成實(shí)驗(yàn)鼠生殖細(xì)胞的比率約是前者的5倍。

盡管用L—Myc基因代替c—Myc基因培養(yǎng)的誘導(dǎo)多能干細(xì)胞為何不產(chǎn)生癌癥的機(jī)理尚不清楚，但這至少為使用這類(lèi)誘導(dǎo)多能干細(xì)胞奠定了安全的基礎(chǔ)，因?yàn)槭褂眠@類(lèi)干細(xì)胞不會(huì)患癌或少患癌。

安全和有效

日本研究人員把用L—Myc基因代替c—Myc基因培養(yǎng)的誘導(dǎo)多能干細(xì)胞對(duì)老鼠進(jìn)行實(shí)驗(yàn)性治療，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，這種干細(xì)胞既具有修復(fù)功能，又不會(huì)引起癌癥。研究人員用新方法讓老鼠胎兒皮膚細(xì)胞生成誘導(dǎo)多能干細(xì)胞，又把這種干細(xì)胞移植到經(jīng)過(guò)特殊培養(yǎng)的老鼠腦部。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，誘導(dǎo)多能干細(xì)胞在移植半年后也沒(méi)有發(fā)育成癌細(xì)胞，因而判斷這種誘導(dǎo)多能干細(xì)胞是安全的。

同時(shí)，研究人員將這種誘導(dǎo)多能干細(xì)胞培育成神經(jīng)干細(xì)胞，然后移植到因脊髓神經(jīng)受損而失去行動(dòng)能力的老鼠體內(nèi)，結(jié)果新細(xì)胞在老鼠脊髓內(nèi)存活，并且使運(yùn)動(dòng)神經(jīng)獲得再生，老鼠的行動(dòng)能力因此得到恢復(fù)。

這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)表明，用基因組合新方法研制的誘導(dǎo)多能干細(xì)胞進(jìn)行組織再生治療不僅有效，而且安全?，F(xiàn)在就剩下進(jìn)行人體實(shí)驗(yàn)，一旦人體實(shí)驗(yàn)獲得成功，再生醫(yī)學(xué)會(huì)產(chǎn)生突破性進(jìn)展。

另一方面，既然使用人胚胎干細(xì)胞有讓人患癌的隱憂(yōu)，現(xiàn)在研究人員用干細(xì)胞進(jìn)行再生醫(yī)學(xué)的探索轉(zhuǎn)移到了不用胚胎干細(xì)胞，而是利用多種基因誘導(dǎo)的方法讓普通細(xì)胞生成有特異性的干細(xì)胞，也即可以生長(zhǎng)為某種組織的干細(xì)胞，但是又不會(huì)導(dǎo)致癌癥。

美國(guó)斯坦福大學(xué)和加利福尼亞大學(xué)的研究人員對(duì)老鼠進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)了兩棲動(dòng)物蠑螈的四肢可以再生，而哺乳動(dòng)物卻無(wú)法再生的原因。他們的研究再次證明了過(guò)去的假說(shuō)，哺乳動(dòng)物放棄再生能力，是因?yàn)樵偕赡軐?dǎo)致癌癥。在這個(gè)過(guò)程中，一種稱(chēng)為腫瘤抑制的基因(Rb)和另一種稱(chēng)為ARF的基因起到了重要作用，它們具有阻止組織再生的功能。

研究人員把稱(chēng)為Gata4、Mef2c和Tbx5的三種基因植入老鼠體內(nèi)的細(xì)胞，同時(shí)抑制Rb和ARF基因的作用，結(jié)果老鼠體內(nèi)原本只具有結(jié)構(gòu)功能的普通成纖維細(xì)胞轉(zhuǎn)變?yōu)椴珓?dòng)的心臟細(xì)胞，這一過(guò)程只需要幾天。如果這一實(shí)驗(yàn)未來(lái)能在人體證實(shí)，那么，利用干細(xì)胞修復(fù)組織的再生醫(yī)學(xué)將會(huì)進(jìn)入一個(gè)新的境界。

當(dāng)然，今天國(guó)內(nèi)外的研究人員和臨床醫(yī)生也在積極探索采用各種干細(xì)胞治療疾病，也獲得了初步成果。例如，除了汗腺再生和皮膚再生已經(jīng)用于臨床外，研究人員還在探索用人體固有的干細(xì)胞來(lái)治療疾病。美國(guó)哈佛大學(xué)干細(xì)胞研究所的肯尼思·建研究小組用人體固有的心臟干細(xì)胞來(lái)治療心肌梗死，在動(dòng)物身上的試驗(yàn)表明效果要比其他干細(xì)胞好。美國(guó)埃默里大學(xué)的阿什德·奎育米研究小組對(duì)心肌梗死患者進(jìn)行臨床一期干細(xì)胞試驗(yàn)治療，對(duì)病人注射不同劑量的骨髓干細(xì)胞，產(chǎn)生了良好的治療效果。