天使还是恶魔？它能修复细胞损伤，也能制造大脑肿瘤
出品：格致论道讲坛
以下内容为中国科学院遗传与发育生物学研究所研究员吴青峰演讲实录：
先说两件对我触动特别大的事情。
第一件事，一个朋友想要创业做医疗美容，请我去一家干细胞公司参观，这家公司是从人体脂肪里面提取出脂肪干细胞进行医疗美容。
他说他们的实验室规格跟我们的差不多，我对此表示怀疑，所以去参观了这家公司的实验室。
第二件事，我同事朋友的孩子得了一型糖尿病，孩子的胰岛素分泌能力非常差，需要安装一个胰岛素泵。
有一家公司联系了孩子的父母，希望用干细胞来治疗这种糖尿病。对此我也持怀疑的态度。正是这两次经历，促使我今天来到这里，给大家介绍一下干细胞。
自然界当中有一群非常强悍的生物，有着非常强的器官再生能力。
蝾螈的大脑被摧毁后，可以再生出一个大脑；窝虫被劈成两半，可以像蚯蚓一样长出两条窝虫；蜥蜴被切掉尾巴，可以像壁虎那样再长出一条尾巴；斑马鱼的心脏被去掉以后，可以再生出一个心脏。
器官再生，往往来源于生物体内无处不在的体干细胞。
但不幸的是，许多生物在进化过程中，慢慢丧失了器官再生的能力。
人体里是否存在体干细胞呢？答案是肯定的。体干细胞会分布在我们的皮肤、肺脏、肾脏、造血系统、肝脏以及肠道里面。
有一位哈佛的科学家“坚持不懈”地进行了长达17年的造假，说心脏里面也存在一群心肌干细胞。心肌干细胞究竟有没有，还是一个非常有争议的话题。
非常遗憾的是，我们身体里的体干细胞已经丧失了器官再生能力。金庸小说里面的杨过被郭芙砍掉了手臂，不能再生出一个手臂；
《封神榜》里的比干被挖掉了心脏，同样不会再生出一个心脏。
这些干细胞在我们身体里面究竟有什么用呢？
我们身体里面的很多细胞需要新陈代谢，肠道细胞每3～5天就需要更新换代一次，皮肤细胞每8～40天需要更新换代一次，红细胞每120天也需要更新换代一次。
身体里的体干细胞就会源源不断地产生新的细胞来补充消亡的细胞以维持身体组织、器官的功能。
现在最有效的干细胞治疗的一种方式是用骨髓干细胞来治疗白血病，现在已经证实是高度有效的，并且有一套非常成熟的治疗方案。
医疗界现在也存在一些乱象。
比如，对脑中风患者给予神经干细胞治疗，对糖尿病患者给予胰岛干细胞治疗，对帕金森病或阿尔茨海默病的患者也给予干细胞治疗。
这些干细胞治疗的方式我们都在研究，也进行了一系列的临床试验，但疗效有待进一步考察。我们还是持非常谨慎的态度。
骨髓干细胞移植
目前骨髓干细胞移植的手术方案非常成熟，我们可以把骨髓提取出来，纯化里面的骨髓干细胞再移植到患者身上。
骨髓移植最早出现在20世纪初，医生可以把骨髓取出来，但是只能直接给患者口服。可想而知，这种做法是没有疗效的。
第二次世界大战后，骨髓移植取得了突飞猛进的进步。
1956年，纽约的托马斯医生对一个白血病患者进行了骨髓移植，提供骨髓的供体是患者的双胞胎兄弟，血型、免疫型与受体高度一致，所以这次手术取得了非常好的疗效。
1958年，苏联的乌拉尔地区发生核泄露事故后，有6名工程师的身体受到了高度辐射，他们被紧急送到法国接受骨髓移植。
在这次手术中，只有一个人活下来，其他几名患者都发生了非常严重的免疫排斥反应。
这次手术开启了人类对免疫排斥反应的研究，这种疾病称之为移植物抗宿主病，这在器官移植里面也是非常严重的疾病。
辐射——移植——分析
科学家很快就对骨髓里面的细胞成分进行了研究。
他们对小鼠进行电离辐射，相当于把小鼠放在受原子弹轰炸过的残体里面。
这些小鼠的造血系统都受到了非常严重的破坏，科学家再对这些小鼠进行骨髓移植，他们发现骨髓细胞可以在这些小鼠的身体“安居乐业”、“生根发芽”，再造出一个造血系统来。
后来，科学家发现在这些小鼠的脾脏里面可以长出很多克隆或集落，每一个克隆或集落都来自于一个骨髓干细胞，从图中可以看到脾脏里有一些脾结节。
做这项实验的是加拿大科学家麦卡洛克和蒂尔，他们在骨髓里面鉴定出了骨髓干细胞，发现它们可以自我更新，并且可以分化成不同的细胞类型。
例如，白细胞参与免疫反应，红细胞参与氧气输送，血小板参与凝血。
凭借这项研究，他们成为干细胞研究领域的先驱，获得了2005年的拉斯克奖——诺贝尔奖的风向标。因为其中有一位科学家去世了，所以他们没有获得诺贝尔奖。
我是研究大脑的，非常关注大脑里面是否存在一群神经干细胞，答案是肯定的。
在这张图里，神经干细胞分布在大脑里不同的位置，主要包括侧脑室和海马。
最近，有科学家发现第三脑室也存在一群神经干细胞。
如果把大脑比作成一个椰子的话，你把椰子剥开，里面的椰汁就是脑积液，包裹脑积液的一群细胞就是神经干细胞。
神经干细胞究竟是怎么来的呢？
当我们还是胚胎，有一群非常年轻的神经干细胞不停地分裂，“一生二，二生三，三生万物”，创造了大脑。
当然在大脑形成过程中，大部分的神经干细胞“牺牲”了自己。
但是有一群非常“温暖”的神经干细胞想要伴随我们一生，它们就“冬眠”起来，伴随着我们出生、成年、老去。
但是在一些阿尔茨海默病患者中，这些干细胞的数量是明显减少的。
这些成体神经干细胞或者出生后的神经干细胞，也会间歇性地活动一下，产生一些新生细胞，这些新生细胞可以促进我们的嗅觉和学习记忆能力。
有一段时间，科学家非常热衷于提升这些神经干细胞的功能，以提高人类智商。当大脑受到损伤的时候，这些神经干细胞会被激活，产生神经元和胶质细胞。
神经元是我们大脑中处理信息的基本单元，它们可以处理信息、传递信息，让大脑高速“运转”起来。
胶质细胞在大脑里主要起支撑作用，庞大的数量构建了几亿个复杂美丽的“建筑”，让神经元住在里面安静的工作。
据说，爱因斯坦大脑里面的胶质细胞比正常人多，但是功能性的神经元数量并没有明显的区别。
非常遗憾的是，神经干细胞损伤修复能力非常差，它们可以产生神经元，但更多的是产生胶质细胞，最终造成一个胶质疤痕留在大脑里面。
如何唤醒神经干细胞在它们冬眠以前的本事？这是科学家孜孜以求的事情。
干细胞具有对细胞更新换代、损伤修复的能力，但每一个硬币都有两面性，干细胞有时候也非常危险。
当神经干细胞发生特殊基因突变的时候，它们就会变成“小恶魔”，在大脑里制造出一个肿瘤。
下图是一个脑瘤。
左边是一个“憨厚老实”的神经干细胞，当基因突变的时候，它就会变成“张牙舞爪”的样子，我们称之为肿瘤干细胞，肿瘤干细胞可以疯狂地复制自己，形成肿瘤。
肿瘤会慢慢变大，挤压大脑里的空间。
现在对于肿瘤的治疗效果是比较差的，我们通常运用手术方式对肿瘤进行切除，但是药物化疗的效果非常差。
有很多药物刚开始对脑瘤的治疗效果很好，但是药物的治疗效果会慢慢变弱，这个反应称为药物抵抗。
为什么会出现药物抵抗呢？
有一个假说，当神经干细胞变成“小恶魔”——肿瘤干细胞的时候，它们会不断地复制变成一个大脑肿瘤，这些肿瘤干细胞摇身一变又“冬眠”起来，变成“一副若无其事的样子”，跟普通细胞没有两样。
药物可以杀死普通的肿瘤细胞，但是对肿瘤干细胞却“束手无策”。
当药物撤掉以后，肿瘤干细胞就再一次疯狂地复制自己，形成一个新的肿瘤，这叫肿瘤复发。
现在有一些方案对肿瘤干细胞进行歼灭，设计药物去特异性地杀死肿瘤干细胞，同时把肿瘤细胞杀死，这样的治疗效果就会比较好。
为什么以前很难找到肿瘤干细胞？因为它们的群体很小，相当于要在茫茫人海中，把一群伪装成好人的坏人抓出来。
现在出现一种单细胞测序技术，对肿瘤里面的每一个细胞进行地毯式的搜查，并详细地去看它们的分子特征。
这样就可以把肿瘤干细胞的特异性标记出来，再对肿瘤干细胞进行特异性的歼灭，从而促成更好的靶向治疗，这种治疗方式远比以前用的普通肿瘤药物效果更好。
我们实验室正在做这件事情，但是路还非常漫长。
难在哪里？一方面是怎样能够更好地开发利用内源性的神经干细胞；另一方面，要避免神经干细胞发生不必要的基因突变产生肿瘤。
对于外源性的神经干细胞治疗，要避免它们产生恶性突变。
所有的体干细胞治疗都有一定的危险性，接受干细胞治疗要警惕!
我们真心希望能够更好地开发利用内源性的神经干细胞，也希望能够把外源性的干细胞更好地移植到人体内，修复身体损伤，治疗更多的疾病。
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