美国斯坦福大学近日宣布,计划通过核心转移技术制造人类胚胎干细胞(embryonic stem cell),成为美国第一所公开表明展开“复制”研究的高等学府。据悉,这个计划的目的是要生产作为医药研究用途的干细胞。
该大学否认该计划涉及复制胚胎,并表明这些干细胞只用来研究疾病。计划将涉及从患病成人的细胞提取脱氧核糖核酸(DNA),转移到卵子中,然后在研究室里培育。学校当局指出,制造人类干细胞不等于复制。细胞将从细胞群中移开,而这些细胞会形成各种不同的细胞组织,但是不会形成人类。
斯坦福大学所属的美国医学院学会对有关研究的定义是:“体细胞核心转移(Somatic Cell Nuclear Transfer)或治疗性复制(therapeutic cloning)涉及摘除未受精卵子的细胞核,以体细胞(如皮肤、心脏或神经等细胞)细胞核的物质取代,然后刺激细胞分裂。”
科学家相信,怀孕第一天产生的胚胎干细胞,能够治疗多种疾病。这种干细胞会形成人体内的各种细胞。
美国科学家戴维·施莱辛格最近透露了他的新发现。他说,人的干细胞有着旺盛的活力,但是,细胞有新陈代谢,随着年龄的增长,很多功能细胞因为老化或磨损而丧失了原有的功能,然而它们却无法被排除体外。这些“失灵”的细胞越积越多,以至于最终妨碍了其他细胞的正常“工作”,这很有可能是导致人类衰老的真正因素。
科学家认为,人类的基因就像一个“电路图”,基因之间相互协调地工作才能保证人体各个功能的正常运转。一旦某些“通路”被打破或是阻断,就会表现为各种疾病或某些人体机能的失常。
施莱辛格在对进入老年的小鼠进行的基因研究发现,它的干细胞分裂仍然十分活跃,但是所表现出的功能性却越来越差。他取出一些“失灵”的干细胞进行分析后,发现这些细胞仍然能被重新激活,这说明不是细胞出现问题,而是细胞之间的“通路”出现故障。
科学家们在小鼠、线型虫等生物实验中都发现了调控衰老的基因,他们认为人类体内也可能有类似的基因。
一切动植物都由细胞组成
早在十七世纪就有人用显微镜看到了软木中死细胞残留的壁。到十九世纪中叶,德国生物学家施旺和施莱登进一步证明是生物体内普遍存在的结构,并提出了著名的细胞学说,认为一切动、植物都由细胞组成。这一学说对推动生物学各方面的研究作出了重要贡献。现在已证实,细胞是生物形态结构和生命活动的基本单位。
干细胞是人体内能够转化成各种细胞的基本细胞,使人能再生受损的细胞和组织。科学家们认为干细胞可以在临床上用于早老性痴呆、帕金森氏病到糖尿病、中风和背柱损伤的一系列疾病的治疗。
取得干细胞的最佳材料就是胚胎组织。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,从而引发了激烈的争论。
许多人权组织了强烈反对从事人类胚胎的研究。而研究者们辨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。
普通细胞被成功转变成干细胞
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,将其转变成早期胚胎未分化干细胞的状态,接着把这些细胞转变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。
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。无限基因公司现正研究猪和牛细胞返老还童的技术。
干细胞可以转化为胰岛细胞
以色列科学家于去年2月宣布,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。这项发现标志着利用胚胎干细胞治疗Ⅰ型糖尿病的重要进步。
由于胚胎干细胞具有转化为任何类型细胞的功能。一些科学家希望利用干细胞的这一特征,通过将细胞移植到患者体内,产生健康的胰岛细胞正常地分泌和调控胰岛素来治疗糖尿病。
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1百多万人患有Ⅰ型糖尿病,患者还患有多种并发症,包括心脏病,中风,截肢,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。研究人员目前正在寻找胰岛细胞的其他来源。
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,但他们也承认他们无法显示这些细胞还具有根据机体葡萄糖水平调控胰岛素分泌的能力。
干细胞研究的突破为肾病患者带来新希望
科学家称他们利用骨髓细胞发展了肾脏组织,这将是移植外科学领域令人惊骇的发展。这项发现将为数千名等待移植手术的患者带来治疗的革命,患者受损的肾脏能够被修复,而不是依赖捐赠器官。
如果研究结果得到证实,它将改变具有高度争议性的人类胚胎克隆议案。这项小鼠研究标志着干细胞研究领域的最新发展。干细胞是人体的“主细胞”,能被重新安排,补充和修复受损的组织和器官。
研究小组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。”
干细胞:明天的组织工厂
干细胞是一种尚未发育成熟的细胞,它具有再生为各种组织器官的潜能,医学界称其为“万用细胞”。很多疾病,像心肌梗塞、糖尿病、帕金森症等,均涉及细胞的死亡,如脑细胞、心肌细胞、胰岛细胞。如果医生能将干细胞分离并使它们向特定的方向分化,就可以用健康组织替代病变组织,这是非常困难的。美国威斯康辛大学的科学家从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。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威力将是难以置信的。
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。
美好愿望能否造就健康
科研人员已经证实干细胞具有再造的魔力,我们也知道干细胞治疗将会给人们的健康带来福音。但是这一天的到来究竟有多远呢?
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:第一个阶段是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;第二阶段则是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后,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三到五年时间。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、帕金森病等;最理想的阶段就是第三阶段: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,绝不是五六年就能实现的。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这个时间做出精确的推断。