(聲明:刊用《中國新聞周刊》稿件務經書面授權)
兩項最新的研究成果,標志著干細胞技術正從一種概念,轉變成能夠看得見的現實;而與此同時,和這項技術有關的新一輪爭論也剛剛開始。
幾乎是在同一時間,生命科學領域傳出了兩項引人注目的成就:美國科學家利用胚胎干細胞所衍生的運動神經細胞讓癱瘓的老鼠恢復了行走能力;英國科學家從胚胎干細胞中培育出來精子,并使之與卵細胞結合,生育出幼鼠。
在理論上,人們很早就知道胚胎干細胞可以被誘導成神經細胞,也可以被培育成精子細胞,并且,科學家們幾年前就已經在實驗室里做到了這兩點;但是,這些從干細胞分化出來的細胞,畢竟只是在培養皿里生長。而最新的這兩項成果,則是在從理論向實際應用跨進了一大步。
癱瘓病人重新站立起來的新希望
以主演系列電影《超人》而知名的好萊塢影星里夫曾因一次意外的事故而導致癱瘓,作為一名病人,他在生前堅定地支持胚胎干細胞的研究,希望這一技術能夠讓更多像他一樣的病人站立起來。
“實際上,除了像里夫這樣因外傷而致癱瘓的病人以外,還有許多病人不知道因為什么原因,神經細胞就失效了,醫學上把這些疾病叫做‘神經變性性疾病’。”北京大學第三醫院副院長、神經科主任樊東升解釋說,由于運動神經細胞的變性,導致從神經傳遞到肌肉的信號喪失,病人出現全身癱瘓,著名物理學家霍金所患的“盧伽雷氏病”就屬于這類疾病。由于這類疾病迄今病因不明,現有的藥物根本無法解決問題。一直以來,干細胞移植被認為是治療這類“世紀頑癥”的新希望。科學研究的結果表明,這種希望正在一步步向現實邁進。
2002年,美國哥侖比亞大學的科學家首次將老鼠的胚胎干細胞誘導成為運動神經細胞,被認為看到了用胚胎干細胞治療癱瘓的曙光。去年初,在美國威斯康星大學工作的中國科學家張素春和李學軍更是成功地使用人類胚胎干細胞分化出了運動神經細胞,在干細胞研究中向前邁進了一大步。
盡管如此,這些在實驗室里培養出來的細胞在被植入活體后能否繼續生長,并表現出功能,仍需要進一步研究。
6月19日出版的《神經科學年報》上,美國約翰斯·霍普金斯大學的道格拉斯·克爾教授發表的一項研究成果,回答了這個問題。他們把從干細胞衍生而來的運動神經細胞移植給癱瘓的老鼠,使它們的肌肉力量和功能得到了恢復。據報道,在接受治療的15只老鼠中,有11只老鼠的癱瘓得到明顯改善,能夠重新活動起來。
樊東升認為,在這項研究中,科學家們讓移植進體內的運動神經細胞和體內的神經、肌肉有效地連接起來,并成為具有生理功能的神經網絡,這是一項艱難的工程。據報道,克爾的研究小組經過許多實驗,最終發現兩種新藥AMP (cAMP)和Rolipram可以保證移植進體內的神經細胞繼續良好地生長,而他們使用另一種名為GDNF的制劑,來對這些細胞的生長進行“導向”,最終使被植入的細胞和體內的神經、肌肉正確地連接起來,并發揮功能。
上述幾種藥物被稱為保證神經生長和連接的“雞尾酒”,科學家們發現,如果缺少了其中的任何一種成分,癱瘓老鼠的運動神經都不可能得到有效的恢復。
“人造精子”讓老鼠懷孕
讓老鼠的胚胎干細胞在培養皿中誘發成精子,這是三年前日本科學家完成的工作,當時,他們并不知道這個渠道產生的精子能否成功地形成受精卵,并最終發育成生命。近日,英國紐卡斯爾·達勒姆干細胞生物學和再生醫學研究院的科學家利用老鼠胚胎干細胞培養的精子,已經人為“制造”出7只小老鼠。這項由卡里姆·納葉尼亞教授領導的研究,被認為為將來制造“人造精子”奠定了基礎,也給男性不育的治療提供了新的途徑。7月10日出版的《細胞發育》雜志公布了這一研究成果。
在納葉尼亞教授領導的實驗中,科學家們從雄性老鼠胚胎中提取胚胎干細胞,在實驗室中加以培育,并用視黃酸等物質促使胚胎干細胞轉變為精子細胞。其中一些胚胎干細胞發育成早期精子細胞后,接著發育為較成熟的精子細胞。同時,科學家們在顯微鏡下也觀察到,盡管這些“人造的”精子具備正常精子“有尾巴”的特征,但它們卻不能很好地游動,所以這些精子并不能在常規情況下與卵子結合,形成受精卵。于是,科學家們便將精子注入卵細胞中,使之與卵子融合,然后植入雌性老鼠的體內。
實際上,納葉尼亞領導的實驗小組對210個卵細胞實施人工授精,只得到65個受精卵,植入雌性老鼠體內后,最后僅有7只小老鼠誕生,成功率僅為3.33%。盡管如此,納葉尼亞教授仍對自己的實驗結果感到興奮,“這是我們第一次能夠在體外培育精子,用這些精子使卵細胞受精,并讓動物產下新生命。”
利用新技術產生的老鼠后代與克隆得到的后代有什么差別?簡單地說,克隆得到的子代只是父代的復制體,它的遺傳物質全來自于一個父體;而新方法得到的后代,其遺傳物質則如同正常生育的一樣,分別來自它的父親(提供其遺傳物質DNA以克隆成胚胎的雄性老鼠)和它的母親(與“人造精子”結合的卵子提供者)。
從動物到人類有多遠
“很長時間以來,用干細胞治療疾病還只是一個概念,而上述工作則在某種程度上把可能性變成了現實性。”樊東升認為,干細胞研究上的最新成果在醫學上具有重要的意義。領導上述第一項研究的美國約翰斯·霍普金斯大學教授道格拉斯·克爾日前也表示,他們的工作讓全世界的癱瘓病人看到了“現實的希望”。下一步研究進展的快慢,在很大程度上取決于研究經費的獲得。
據樊東升介紹,利用干細胞治療癱瘓病人這項技術用于人體還有許多障礙需要克服,首先,由于干細胞的特點是無限分化,這種治療應用于人體導致腫瘤的風險很大,在這個問題還沒有很好地解決之前,進入真正的人體試驗還需要很長一段時間。其次,人和動物具有種屬的差異,比如,由于人的脊髓長度更長,因此,移植入人體的細胞將需要生長更長的距離才能與肌肉連接,這種情況就增加了細胞進入體內后存活的難度。
克爾表示,他正在計劃用這種技術對豬進行試驗,以驗證其對較大的哺乳類動物的治療效果。預計對人體的臨床試驗將可能在5年內進行,用于人體的治療則更是許多年以后的事情了。盡管如此,他們的實驗結果表明,胚胎干細胞有朝一日將能夠用于治療由于脊髓損傷、盧伽雷氏病等各種原因導致的癱瘓。
對于后一項研究成果,科學家們也警告說,這些使用人造精子產下的小老鼠都有嚴重的異常。比如,實驗中產下的所有小老鼠都沒有生育能力,還有嚴重呼吸困難和行走障礙。它們不是體格過大,就是發育遲緩。其中最短的存活了3天,最長的也只存活了5個月,而正常老鼠的平均壽命是2年。納葉尼亞教授認為,這些異常可能是由培育精子時產生的基因缺陷引起的。這表明將這一技術用于人類還太過冒險。納葉尼亞教授說:“在我們確定這一技術對人類安全前,我們還需要做更多的工作。”
據英國舍菲爾德大學生殖生物學教授哈里·穆爾估計:“要解決這一技術中的所有安全問題,可能還需要幾年的時間。”
虛假的招牌和倫理之爭
就在國外的干細胞技術還處于實驗室研究階段,并且有許多重大問題尚未得到解決的時候,近年來國內不斷有人宣布用干細胞技術治療疾病獲得突破。“中國人老是喜歡說自己有‘突破’,實際上,‘突破’了這么多年,對很多病的治療該怎么著還是怎么著,”作為主持國家“863計劃”“211工程”等重大科研課題的神經科專家,樊東升對國內有人宣稱的“用干細胞移植治療神經系統損傷等疾病”的說法感到很無奈。他認為,目前國內最大的問題就是把希望當成現實來對待,炒作干細胞的概念,臨床應用泛濫,用這個概念賺錢。“很多人、很多醫院根本不具備研究和應用干細胞的資質,什么單位、什么人都敢做,所謂的‘干細胞移植’治療的宣傳具有欺詐性。這些非常不科學、不規范的做法,甚至在《健康報》上也有報道。”
據樊東升介紹,這些打著“干細胞”幌子的治療,對每個病人一般收費都在3萬到5萬元左右,有的甚至高達10萬元。而且,更為嚴重的是,這些不成熟的技術在沒有經過倫理學審查、沒有病人“知情同意”的情況下直接用于臨床。這樣做不僅治療無效,還可能產生致瘤作用等嚴重的后果。國內某些醫療機構的這種不規范做法,在國際神經科學會議上也引起過關注。
協和醫科大學副教授、亞洲生命倫理學會副會長翟曉梅則指出,干細胞技術最新的進展,為發展干細胞科學提供了倫理學上更為充分的理由,因為這些新的研究成果進一步說明,這一技術具有現實性,距離臨床更近了一步。但另一方面,在把這一技術應用于人體的時候,需要一套完全不同于動物試驗的倫理規范,比如,要在反復的動物試驗以后才能用于人體試驗;需要更嚴格的科研設計方案,把技術風險降到最低;需要患者知情同意等等。翟曉梅認為,對于干細胞的研究,尤其是進行與人體有關的研究,倫理學的標準和科學的標準同樣重要。
與此同時,美國國會參議院從7月17日開始針對有關胚胎干細胞的3項法案展開辯論。此前,總統布什已經重申,即使國會投票通過了上述法案,他也將動用否決權,阻止其中一項旨在增加胚胎干細胞研究經費的法案的實施,因為這種研究方法是以破壞人類的胚胎為前提的。
來源:中國新聞周刊;作者:安然