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干细胞再登CCTV讲述如何创造生命的奇迹!

发布时间:2019/11/30 16:50:55

干细胞可以无限扩增、千变万化,被人称为“万能细胞”“种子细胞”,科学界认为,其在治疗重大疾病等方面,具有巨大潜能,因此,相关研究风靡全球。干细胞与再生医学也是我国力推的一项至关重要的医学前沿技术,目前,已有七批、共62个国家备案的干细胞临床研究项目、120个“干细胞及转化研究”重点项目,涉及资金投入累计近24亿元人民币。

人们对干细胞的研究寄予厚望,乃至在一些宣传报道中,干细胞仿佛成了战胜一切顽症、绝症的克星:有人说,干细胞技术将会开启人类治疗帕金森病的新时代;有消息称,世界首例以基因编辑干细胞治疗艾滋病和白血病完成;还有外媒报道,昏迷多年的F1车王迈克尔•舒马赫在进行干细胞移植治疗后,终于“恢复了意识”……。然而,有关干细胞的负面消息亦屡见不鲜,相关概念和技术也成了一些江湖骗子的最爱:有媒体曝光,“干细胞美容成本几千喊价高达数万”;甚至还有国外机构宣称“400万元让你年轻30岁”,“60万一针”能让你返老还童的宣传,竟也有人甘愿埋单……

那么干细胞到底是什么?面对各种神乎其神的宣传,人们该如何分辨真假?干细胞究竟能为我们创造怎样的生命奇迹?11月7日22:00,CCTV-2央视财经频道《中国经济大讲堂》特邀干细胞研究领域的重量级嘉宾周琪,为您深度解读。

周琪,中国科学院院士,中国科学院“器官重建与制造”战略性科技先导专项首席科学家。

他是一个“耐得住寂寞”的科学家。经过十多年,不仅建立了符合国际规范的临床级人胚干细胞资源库,并且在人类疾病动物模型体系中完成了长期的有效性和安全性评价之后,才将干细胞推向临床,开展了经国家卫健委、药监局备案的干细胞治疗帕金森病、黄斑变性、半月板损伤等临床研究。

(以下为演讲主要内容)

我们每个人,从受精卵开始,早期的胚胎发育、卵裂会形成各种各样的组织、器官,这个发育的过程,对于所有的哺乳动物都是一样的,从一个细胞变成大量的细胞变成各种各样的组织变成各种各样的器官,这个过程神奇吗?很神奇,我们这么复杂的个体全部是从一个细胞来的,我们所有这样纷繁复杂的个体,所有不同的组织类型,都是按一个细胞发育来的,这意味着什么呢?意味着这样一个细胞,它能变成我们所有的人,也可以变成我们所有人的组织和器官,这类的细胞它是具有万能性的,可以多潜能地分化,可以无穷无尽地复制,这就是干细胞的最基本的特征。

如果我们把细胞来源简单地分一下类的话,以出生为界,大概我们会接触到三类不同的干细胞。

第一类应该是来自于成体组织的干细胞,我们把它称为成体干细胞。比如说长成皮肤的真皮干细胞,长成毛发的毛囊干细胞,这些都归到成体干细胞的范畴。还有一类,在早期,可以长成所有组织和器官的这类干细胞,我们把它叫人胚干细胞,或者叫胚干细胞,都是在那些还没有在母体里完成着床发育的那些胚,发育成的细胞。这一类的细胞具有更好的发育潜能,比如说可以长成所有的组织和器官。


      你可以看到小鼠的胚是怎么从一个细胞,发育成为一个简单的、早期的多细胞的组织的。从一细胞开始、二细胞、三细胞,长到这个阶段,你们会看到它已经出现了囊腔,而如果把这一类的胚胎拿来做移植的话,大家知道试管婴儿就是在这个阶段,人的胚胎移植到子宫里面就会长成胎儿。小鼠也是一样的,如果你不让它在子宫里发育而在培养皿里去诱导它,这部分细胞会变成非常致密的一个团。如果我们在实验室里把这一类的干细胞的原基面加以处理的话,最后能变成什么样子呢?就是我们看到这个样子,这是小鼠的早期胚的干细胞,这类干细胞具有我们刚才讲的干细胞的特征——无穷无尽地扩增,它可以一直分化、一直扩增,可以长成所有的组织。对于小鼠我们尝试过,它是可以长成一个健康完整的小老鼠。这类细胞如果可以长成一个完整的个体,也可以长成所有的组织器官,它应该叫什么呢?万能干细胞,它真正叫万能细胞。

我们每一天在实验室里面,在我们的细胞工厂里面,天天要处置处理的就是如何来维护好干细胞的特性,如何从干细胞里面获得我们想要的组织和器官,这是我们十几年来,实验室一直在努力获得的一个终极的目标。

「深度」干细胞如何创造生命的奇迹?

所谓可以逆转发育的时钟,其实就是将已经发育完成的细胞,通过一定的技术诱导,让它变成干细胞,重新开始发育。2009年,这一逆转发育时钟的科学幻想,在中国科学院动物研究所的实验室变成了现实。这只取名“小小”的黑色小鼠,就是利用诱导多能干细胞技术,用成体细胞培育出的小生命,它也是世界上第一只由皮肤细胞直接诱导“孕育”出的小鼠,并且有着正常的生殖和繁育能力。周琪,就是“小小”的缔造者之一。

这个“小小”小老鼠很小,但是它获得了很多很多的荣誉,比如说获得了世界十大医学突破,中国的十大科技进展等一系列的荣誉,这个工作也被评价为第一只非胚胎来源干细胞产生的生物,“小小”虽小,但是它的意义是巨大的,第一次证明,这类细胞也是具有发育多能性和全能性的。


在我们的发育过程中,只有两类细胞可以称为单倍体,一个是精子,一个是卵子,它们结合以后就会成为生命的起始:受精卵。发育的过程就这样周而复始的,单倍体受精成为二倍体,二倍体发育过程中,随着性别的分化它再形成精子和卵子,又成为单倍体。就这样一个世代、一个世代,我们人类在繁衍、在进步。这类单倍体,它在发育上是有发育限制的,它如果不受精,这类细胞很快就会死亡,就会凋亡。



同性生殖的现象在动物中并不罕见,例如在爬行类的蜥蜴、两栖类的蛙,以及多种鱼类中,都有“孤雌生殖”现象,但是,“孤雄生殖”则极为罕见,迄今只在一种斑马鱼中发现有“孤雄生殖”。然而,对高等哺乳动物,无论“孤雌生殖”或“孤雄生殖”都不存在。长期以来,科学家一直试图弄明白其中的原因。周琪和他的团队结合单倍体干细胞技术和基因编辑技术,对这些问题进行探索,在成功培育孤雌小鼠之后,2018年,又培育出活的孤雄小鼠。这是首次获得具有两个父系基因组的孤雄小鼠,证实了即便在最高等的哺乳动物中,“孤雄生殖”也是有可能实现的。



2018年世界十大技术突破第一位的叫同性生殖技术,这是人类第一次在历史上,在两个雄性(小鼠)个体之间,获得了一个存活的后代。在这项工作之前,实际中国科学家已经在两个雌性个体之间获得了健康的后代。雌性跟雌性,雄性跟雄性之间获得后代,突破了传统意义上生殖的这种屏障,它给我们提供了多少的信息和基础。我们逐步地通过这些科学过程了解到我们生殖的限速步骤在哪里,生殖里的一些异常是怎么出现的,配子发生的过程里发生了什么,受精过程又意味着什么。所以科学是无止境的,当科学走到这样一个地步的时候,在某些时候或者某种程度上可以讲,我们可以随心所欲地创造一些新的物种。


     2015年,发表在世界顶级学术刊物——《科学》杂志上的一篇论文指出,人体内干细胞增长和衰减与人类健康有着密切的关系。体内干细胞数量减少、功能降低会造成人体组织、器官的衰老和功能退化,疾病随之发生。那么反之,有没有这样一种可能,把可以无穷无尽可扩增的“种子细胞”,分化为各种功能细胞来补充人体的各种需要,治疗疾病,延缓衰老,增进身体机能呢?这其中孕育着怎样的巨大应用前景?同时又存在哪些需要控制的风险呢?

随着社会老龄化的到来,退行性疾病、器官衰竭等疾病日益增多。在进行研究的同时,大家都在思考如何促进人类健康和疾病的治疗?截至目前,国际上对肝衰竭、心血管疾病 、不孕不育、出生缺陷、交通意外损伤,甚至一些重要的机能退行性疾病,比如帕金森、老年痴呆、老龄化导致的肌肉萎缩等,大家都在尝试用干细胞来进行治疗。然而,实际情况是,干细胞用于治疗还面临许多问题和挑战,因为干细胞临床应用的许多科学机理还在逐步研究中。


「深度」干细胞如何创造生命的奇迹?

干细胞不是包治百病的,要找准适应症。比如说帕金森,这是步入老龄化社会后非常常见的一种疾病。因为帕金森发病几率在65岁以上这个年龄段的人群中会不断增高,很多老年人都会发生帕金森的症状。

这类疾病的症状是什么呢?就是病人存在运动障碍,想动时动不了,动起来停不下,这是帕金森病的一个特性。导致帕金森病的因素有很多,但所有帕金森病人都会发生一类特殊的神经元的缺损。这类神经元是什么呢?叫多巴胺神经元。特定脑区里的多巴胺神经元大量死亡以后,将导致局部多巴胺分泌量下降。我们把人胚干细胞分化为多巴胺神经元后,注射入缺损的部位,能否治疗疾病?这是我们在十几年前开始涉足干细胞治疗的时候第一个尝试的疾病。


我们给一只有典型帕金森症状的猴子注射了人胚干细胞分化的多巴胺神经元,大概7个月以后,它的症状开始得到恢复,不仅可以运动,还可以精细地抓举。截至目前,有些接受细胞移植的猴子我们已经饲养超过了6年。我们会一直把它养下去,希望到这个猴子生命终结的时候,再去看一看人的干细胞在猴子脑子里,是否依然存在,是否还在发挥功能。

我们开展了世界首例人胚干细胞来源的多巴胺神经细胞移植治疗帕金森病的临床研究,在国际上引起了巨大的反响。目前安全和有效性评价已经超过一年,下一步将会开展更多的病例和长期有效性的观察。这些安全性和有效性的观察持续一段时间后,我们会申请相关的IND(新药注册申请),药品注册。近期,在中国干细胞药物研发领域,我们可能将会很快看到一些突破。面向药物研发的临床研究及相关尝试,将真正开启一个干细胞领域良性发展、向药物领域发展的健康路径。

     我们还可能需要更长的时间,来推动一个真正安全有效的干细胞临床应用。这是一个科学家、一个领域对于一个事关人民健康最重大需求的实实在在的态度。我们回顾这个历程就会知道,真正的基础和转化工作,需要时间的累积和检验,需要匠人的态度,需要敢为人先的勇气。12年的时间,我们解决了适应症的选择,解决了细胞技术和资源的获得,解决了动物模型的创制和使用,解决了标准和管理体系的逐步完善,解决了临床机构的沟通和培训,以及其他各种各样的瓶颈。创新型国家建设需要心存高远,需要耐得住寂寞的基础研究工作。12年是一个轮回,我们又站在了一个新的起点上,需要我们重新出发。


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