器官再造新途徑

利用干細胞產生新的組織和器官來修復病變和破損的組織和器官便是再生醫學。現在，人類可以通過干細胞使血管、汗腺、神經再生，并生產出組織工程皮膚和組織工程軟骨，甚至組織工程耳朵和膀胱等。汗腺再生能夠使患處皮膚恢復正常發汗功能、這項技術已經在中國15家醫院推廣使用。1997年，世界上第一個組織工程產品——“組織工程皮膚”由美國食品與藥物管理局(FDA)批準上市，2007年，我國的同類產品也正式獲得注冊。

干細胞與癌癥

但是，干細胞用于治病卻一直有一個讓人不安的擔心，如果控制不好，治病所用的干細胞就有可能演變為難以制約的腫瘤，甚至發展為癌癥。尤其是全能分化的胚胎干細胞有可能不受控制地生長，生成癌癥。

再生醫生的概念起源于蠑螈和壁虎等動物，后者在斷了尾巴和四肢后，很快就能長出新的尾巴和四肢，原因在于它們體內有功能強大的再生干細胞，并且有啟動它們迅速生長的機制。人們在感嘆自身不如之時，也觸發了模仿這些動物的自我修復功能來修復自身組織和機體的想法，這就是再生醫學的思路。不過，人類也慶幸自身沒有蠑螈一樣的再生能力，如果有這樣的再生能力，那么人體就不可避免地會患癌。因為，癌癥就是因為機體內一些器官和組織的細胞不能受到控制而瘋長時產生的，這些瘋長的細胞要么是干細胞，要么是與干細胞有關。

1997年加拿大多倫多大學的分子生物學家喬治·狄克從一種稱為急性髓細胞白血病(AML)的“血癌”中分離出了疑似干細胞。AML細胞的特征之一是表面有兩種蛋白質，CD34和CD38，而含CD34蛋白質的只是其中一小部分，約占0.2％。狄克認為，這些少數細胞就是干細胞。

而且，后來的研究發現，在乳腺癌、腦癌、前列腺癌、結腸癌、胰腺癌、卵巢癌、肺癌、膀胱癌、黑色素瘤、肉瘤、AML、慢性骨髓細胞白血病、何杰金(氏)淋巴瘤和骨髓瘤等惡性腫瘤中，都有干細胞的蹤影。

所以，研究人員提出了兩種假說來解釋這一現象。一種假說認為，干細胞控制腫瘤的發生。腫瘤內至少有兩種細胞，一種是占主要比例的子細胞，另一種是一小部分干細胞。而且人體的組織都有干細胞，它們的職能介于性細胞和普通體細胞之間。干細胞一般是將體細胞嚴格約束起來，但允許身體組織更新。沒有干細胞，組織更新就會發生在任何體細胞甚至所有體細胞中，即發生癌變。同時，如果干細胞發生不良突變，也會無法抑制體細胞的肆意增長，從而產生癌癥。

另一種假說則認為，干細胞直接引發腫瘤，尤其是在用干細胞治療疾病后。

2009年，以色列醫生發現，一名陷于絕望的患致命性腦病的男孩采用了注射胚胎干細胞的治療后，引發了男孩大腦和脊髓中的腫瘤產生。這位以色列男孩患的是一種罕見的疾病，共濟失調毛細血管擴張癥，表現為進行性小腦性共濟失調，眼球結膜和面部皮膚的毛細血管擴張等。以色列的醫生經過調查表明，這名男孩在俄羅斯接受干細胞注射治療后大腦和脊髓中產生的腫瘤就是由注入其體內的外源性胚胎神經干細胞增生所引起。

目前，人們傾向于認為是干細胞不受控制的生長誘發了癌癥。

防止干細胞發生癌變

2007年兒月20日，美國和日本的兩個科學小組同時宣布，他們成功地將人體皮膚細胞改造成了幾乎可以和胚胎干細胞媲美的干細胞。其中，日本京都大學的山中伸彌研究小組的成果更引人關注。他們使用逆轉錄病毒把4種基因0ct3／4、Sox2、c-Myc和Klf4轉移到人的成體細胞中，把成體細胞轉化為了誘導多能干細胞(iPs)。這也意味著，未來臨床上不需要人體胚胎干細胞就可以直接獲得干細胞來治療疾病，因為使用人體胚胎干細胞有著很多倫理爭論。

但是。誘導多能干細胞也可能誘發癌變。因為，已有一些研究證明，人體纖維原細胞制作的誘導多能干細胞具有高度致癌的危險。但是，現在研究人員發現，如果在培育誘導多能干細胞的時候，調整某種基因，如用L—Myc基因代替c—Myc基因，就可以大幅降低誘導多能干細胞癌變的風險，從而生成安全的誘導多能干細胞。

在以前的研究中，日本的山中伸彌等人為了避免誘導多能干細胞的致癌性，也嘗試過用植2x3種基因來培育誘導多能干細胞，但是，這種方式生成的誘導多能干細胞質量較差。此后，研究人員發現，L—Myc基因的結構與c—Myc基因非常相近。為了比較兩種基因的功能，他們分別把這兩種基因搭配其他3種基因一起植入實驗鼠體細胞中，培育出誘導多能干細胞。然后再讓誘導多能干細胞分化成生殖細胞，并孕育出實驗鼠后代。約兩年后，用含c—Myc基因的誘導多能干細胞孕育的實驗鼠后代有70％以上出現了腫瘤，但利用L—Myc基因的誘導多能干細胞孕育的實驗鼠后代則幾乎未發現腫瘤。

而且，用L—Myc基因代替c—Myc基因培育誘導多能干細胞的效率也比較高。與使用原先的培育方法相比，使用新方法可使實驗鼠體細胞轉化為誘導多能干細胞的比率提高4倍左右；人類體細胞轉化為誘導多能干細胞的比率提高到3倍左右；與只植入其他3種基因培育誘導多能干細胞相比，使用新方法培育的誘導多能干細胞分化成實驗鼠生殖細胞的比率約是前者的5倍。

盡管用L—Myc基因代替c—Myc基因培養的誘導多能干細胞為何不產生癌癥的機理尚不清楚，但這至少為使用這類誘導多能干細胞奠定了安全的基礎，因為使用這類干細胞不會患癌或少患癌。

安全和有效

日本研究人員把用L—Myc基因代替c—Myc基因培養的誘導多能干細胞對老鼠進行實驗性治療，結果發現，這種干細胞既具有修復功能，又不會引起癌癥。研究人員用新方法讓老鼠胎兒皮膚細胞生成誘導多能干細胞，又把這種干細胞移植到經過特殊培養的老鼠腦部。結果發現，誘導多能干細胞在移植半年后也沒有發育成癌細胞，因而判斷這種誘導多能干細胞是安全的。

同時，研究人員將這種誘導多能干細胞培育成神經干細胞，然后移植到因脊髓神經受損而失去行動能力的老鼠體內，結果新細胞在老鼠脊髓內存活，并且使運動神經獲得再生，老鼠的行動能力因此得到恢復。

這兩個實驗表明，用基因組合新方法研制的誘導多能干細胞進行組織再生治療不僅有效，而且安全。現在就剩下進行人體實驗，一旦人體實驗獲得成功，再生醫學會產生突破性進展。

另一方面，既然使用人胚胎干細胞有讓人患癌的隱憂，現在研究人員用干細胞進行再生醫學的探索轉移到了不用胚胎干細胞，而是利用多種基因誘導的方法讓普通細胞生成有特異性的干細胞，也即可以生長為某種組織的干細胞，但是又不會導致癌癥。

美國斯坦福大學和加利福尼亞大學的研究人員對老鼠進行研究，發現了兩棲動物蠑螈的四肢可以再生，而哺乳動物卻無法再生的原因。他們的研究再次證明了過去的假說，哺乳動物放棄再生能力，是因為再生可能導致癌癥。在這個過程中，一種稱為腫瘤抑制的基因(Rb)和另一種稱為ARF的基因起到了重要作用，它們具有阻止組織再生的功能。

研究人員把稱為Gata4、Mef2c和Tbx5的三種基因植入老鼠體內的細胞，同時抑制Rb和ARF基因的作用，結果老鼠體內原本只具有結構功能的普通成纖維細胞轉變為搏動的心臟細胞，這一過程只需要幾天。如果這一實驗未來能在人體證實，那么，利用干細胞修復組織的再生醫學將會進入一個新的境界。

當然，今天國內外的研究人員和臨床醫生也在積極探索采用各種干細胞治療疾病，也獲得了初步成果。例如，除了汗腺再生和皮膚再生已經用于臨床外，研究人員還在探索用人體固有的干細胞來治療疾病。美國哈佛大學干細胞研究所的肯尼思·建研究小組用人體固有的心臟干細胞來治療心肌梗死，在動物身上的試驗表明效果要比其他干細胞好。美國埃默里大學的阿什德·奎育米研究小組對心肌梗死患者進行臨床一期干細胞試驗治療，對病人注射不同劑量的骨髓干細胞，產生了良好的治療效果。