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图/视觉中国 |
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古希腊神话中一种特殊的神兽Chimera （资料图片） |
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□那拉 整理 去年年底，同济大学医学院教授左为在中科院主办的SELF格致论道讲坛上讲到器官修复的专业研究成果时，曾提到人们可能都尝试过的一个小试验：大家屏住呼吸直到倒计时结束，感受一下那种窒息感。他说这种窒息感其实是那些肺纤维化患者的日常感受。这些患者可能要靠呼吸机来辅助呼吸，甚至需要人工肺来帮忙——而未来有一种基于干细胞的再生修复技术，也许可以帮到他们。 这种再生修复技术目前仍处于试验阶段，尚未广泛推广应用，但左教授称：“未来20年，相信我们可以拿出20套器官再生修复的整体解决方案。它带来的直接后果，可能就是人类整体平均寿命可以提升20岁。” 我们能像普罗米修斯那样长出新内脏吗？ 希腊神话中，有一位因盗取天火而被惩罚的神祇普罗米修斯。他被绑在绝壁之上，每天白天会有一只老鹰来吃他的内脏，晚上内脏又重新长起来，但第二天又被吃掉，痛苦永不停息。这或许正反映了古希腊人民对于器官再生的美好愿望。事实上，人体任何一个内脏要进行“更新”，很长时间以来几乎都是不可能的。 达·芬奇的一个相关展览中，曾公开展出过这位著名科学家的解剖手稿。达·芬奇曾参与解剖了将近20多具尸体，其解剖水平极大地领先于当时他所处的时代，他也是人类历史上第一位把肺的结构图画出来的科学家（如右图）。他画出来的肺非常精巧、精细，是一个由支气管和肺泡组成的器官。可以看出，人们在16世纪时已经知道，肺其实是一个软组织，是支持我们呼吸、交换能量的一个结构。我们的肺部就像一棵倒着长的树——支气管从喉咙下面开口，有23级分支，最终形成了末端上亿的肺泡——我们称之为“呼吸的树状结构”。如此精巧的肺，想要“换一个新的”只怕更是难上加难。 因此肺部出了问题，通常是件很严重的事。禽流感等重症流感其实可以让一个人的肺在短短两周内就彻底毁掉——肺的固体状态会变成液态，整个肺可以用一根吸管就吸出来；另一方面，肺部如果出现纤维化，则意味着肺会变得非常硬，硬到连刀都割不动，此时它失去了正常的弹性，也没有办法维持正常工作。如果人类不能呼吸，后果肯定非常严重。 左教授表示，我们现有的所有药品、所有的输液方法和传统的手术技术，暂时都没有办法治疗这一类疾病。要彻底解决这个问题，只能进行肺移植。而这类疾病的病人量却非常大。他提供了这样一个数据：在2018年，我国患慢性阻塞性肺病以及支气管扩张、肺纤维化等的病人加起来有上百万人，一共却只有403例成功实施了肺移植手术。这个数据落差相当大。 早在1963年，美国密西西比大学医院的James Hardy博士便实施了全世界首例肺脏移植手术。但为什么50多年过去了，肺移植仍然这么难呢？因为肺移植还存在许多现实困难，比如供体不足、免疫配型困难等。 但人们终于发现，干细胞再生可能是解决肺移植问题的最理想研究方向。 成年人体内的干细胞只会越来越少 我们身体的绝大部分组织器官里面都有干细胞。它是一种具有自我更新和分化潜能特性的细胞，主要功能就是修复我们身体里的坏细胞。它起始于生命最开始时的受精卵的胚胎中，最终分化到我们身体的各个组织器官中。可惜的是，随着我们年纪增长，这种非常有用的干细胞存在的比例只会越小。成年人身体里的干细胞可能只有万分之一或者是十万分之一，所以人才会慢慢衰老。 倒是一些低等动物，比如涡虫、海星、壁虎等，它们却一生都保留着很强的器官再生能力。如果把一只涡虫切成160段，每一段都可以长成一个新的涡虫，就是因为涡虫体内25%的组成结构都是由干细胞组成的。 人类的肺也是可以自我修复的，毕竟还是有干细胞一直存在于我们体内。比如那些患流感而导致严重肺损伤的病人，如果可以挺过最难的2-3周，肺就会慢慢长好，两到三个月甚至能完好如初。研究者终于在人类肺部的支气管里面找到了肺的干细胞藏身之处——它们不在平滑的管状结构表面，而是在凹陷的结构上面——大部分时间它都处于类似于冬眠的静息期，只有当肺的炎症、损伤把它激活之后，它才会出来工作，去修复肺的损伤。 研究者进一步发现，成年人肺里面的干细胞是可以体外培养的。如果给它营造了一个胎儿期的环境，短短4周内这些肺部的干细胞就可以从上千个扩增到上亿个，这是非常强大的扩增能力。 但干细胞的培养一直是干细胞研究领域的难题。好在研究者们最终还是达到了自己的目的，他们将培养出来的干细胞用水母的绿色荧光蛋白标记，然后移植到小鼠的肺里，培育出了长着人肺结构的嵌合小鼠。它们被研究者们称为Chimera，这是一种古希腊传说中狮头羊身的神兽。研究者们希望通过这种嵌合小鼠的肺，最终研发出能解决干细胞治疗难题的“干细胞新药”。 这种“干细胞新药”不同于其他一些药物的地方，当然是指它是用干细胞做成的。我们可以简单地理解为，将在体外培养的数量扩增后的干细胞，通过一系列操作，就像吃药一样，运输到患者体内，让它们对患者受损伤的肺部进行修复。 我们还可以轻松换肾、换肝…… 左教授在讲座中提到，中国在2016年已开始了全世界第一例肺再生的修复临床试验。一位姓彭的老先生通过长达一年的干细胞移植的治疗，他之前被认为是“永久性损伤”的一部分肺部结构得到了修复，肺功能从10%提升到97.3%。 目前中国的研究者们已在全国和世界范围内推进这种临床研究。2019年3月，通过国家药监局的受理，第一代干细胞新药REGEND001细胞制剂已获得国家药监局1类新药临床试验受理。左教授认为，在不远的将来，可能两到三年之后，这个技术便可以惠及更多的人群。 研究还在进一步推进——他们希望能结合基因工程，培养出更多有特殊功能的干细胞，再把这些具有特殊功能的干细胞移植到人体内，做出一些有特殊功能器官的“增强人”。比如他们可以用一种叫抗菌肽的基因，来修改肺干细胞，让肺部干细胞穿上对抗感染的“盔甲”，这样患者以后便不会轻易被普通细菌的感染，具有了特殊的抗菌能力。这对于临床上反复感染无法治疗的患者有非常大的价值。类似的研究还在延伸到更多人类器官，比如肾脏、肝脏、肠道、子宫等。 或许有一天，我们去医院换肺、换肾、换肝……就像去商场挑件衣服那么容易了——这当然是我们的美好愿望。如果这个愿望成真，人类整体的平均寿命提升20岁自然不会是难题。
