干细胞革命的黎明终于到来？

本文刊登在 Discover 的年度科学现状问题中，标题为“干细胞革命的黎明？” 通过订阅成为我们科学新闻的支持者，请订阅者。

二十多年来，专家们一直预言干细胞将有一天彻底改变医学。

虽然成体干细胞长期以来一直用于治疗少数血液和免疫疾病，但人们的兴奋点集中在另外两种更通用的干细胞：胚胎干细胞 (ESCs) 和诱导多能干细胞 (iPSCs)，它们都可以转化为体内任何类型的细胞。搜索“干细胞的承诺”，你会得到至少 20 万个结果，涉及从糖尿病到神经退行性疾病等各种疾病。然而，到目前为止，还没有人能够将这种潜力转化为实际的疗法。

2020 年，一系列突破表明这场革命可能终于近在眼前。最重磅的消息是在 5 月份，《新英格兰医学杂志》发表了首份使用定制生长干细胞治疗人类帕金森病的病例报告。这种使人衰弱的疾病影响着全球 1000 万人，主要由产生神经递质多巴胺的神经元丢失引起。现有疗法的效果有限。干细胞研究人员的目标是用在实验室培育的健康神经元替换死亡的神经元——《新英格兰医学杂志》的这篇论文是迄今为止最明确的迹象，表明这些努力可能会获得回报。

该研究的作者——由麻省总医院的神经外科医生 Jeffrey Schweitzer 和麦克莱恩医院的神经生物学家 Kwang-Soo Kim 领导——使用了所谓的自体 iPSCs。这些干细胞是从接受者自身的成熟细胞中生成的，这大大降低了需要免疫抑制剂来防止排斥的可能性。研究团队从一名 69 岁的男性身上采集了皮肤细胞，并将其重编程为 iPSCs。然后，他们引导这些干细胞转化为多巴胺能神经元的特性，并将其植入患者的壳核，这是帕金森病涉及的大脑区域。在 24 个月的时间里，PET 扫描显示新细胞具有功能。该男子的运动症状和生活质量评分均有所改善，同时每日药物需求量减少。他没有出现任何副作用或并发症。

“这代表了帕金森病‘个性化医疗’的一个里程碑，”Kim 在一份声明中写道。这也代表了患者——George “Doc” Lopez，一位从医生转型的医疗设备企业家——的一个里程碑，他为 Kim 的研究提供的经济支持使手术成为可能。

Lopez 曾是一位创纪录的自由潜水员，在植入前患有严重的震颤和僵硬；他几乎无法从椅子上站起来。之后，他能够恢复游泳和潜水，并能完成系鞋带等日常任务。“帕金森病让我身负死刑，”他说。“[这种疗法]不仅改变了我的生活，而且字面意义上拯救了我的生命。”

Kim 警告说，单个病例研究仅仅是个开始。还需要更多的研究，包括大规模、精心控制的临床试验，才能确定他团队技术的安全性和有效性。“尽管如此，”他补充道，“我相信这项研究非常令人鼓舞和信息丰富。” 他和他的同事们计划在 2022 年底启动这样一项试验。与此同时，在全球一些医疗中心，使用 iPSCs 或 ESCs 的其他人体研究正在计划或进行中。

通往新肝脏的“桥梁”

干细胞还在日本救了一个 6 天大的婴儿的命，他接受了世界上首次定制培养的肝细胞移植手术。这名婴儿（性别未公开）出生时患有尿素循环障碍，这是一种遗传性疾病，肝脏缺乏一种有助于将氮分解为尿素的酶。没有这种酶，氨会在血液中积聚，可能导致致命的后果。通常需要肝移植，但要到婴儿几个月大时才能进行——那时可能太晚了。肝细胞（称为肝细胞）有时可以作为“桥接治疗”进行移植，但在日本，由于器官捐献率低，供应稀缺。

日本国立儿童健康与发展中心医生使用 ESCs 培养了肝细胞，然后将 1.9 亿个肝细胞注入婴儿的肝脏。今年 5 月，该团队报告称，移植的细胞在六个月内将血液氨水平维持正常，直到这名婴儿接受了来自其父亲的肝移植。

修复衰竭的心脏

今年的一些新闻更具争议性。1 月份，大阪大学外科医生 Yoshiki Sawa 领导的一个团队报告称，他们已经为一名人类患者进行了首次成功移植 iPSC 衍生的心肌细胞——心脏肌肉细胞——的手术。接受者因动脉阻塞导致心肌损伤，在一个小型临床试验中，他被植入了一个含有 1 亿个细胞的可生物降降解的贴片。研究人员使用了来自捐赠者细胞的同种异体 iPSCs，并计划在接下来的 Yí 年内监测患者，并最终对另外九名参与者尝试该手术。

然而，在 5 月份，一名中国外科医生质疑 Sawa 是否是第一个进行此类移植的人。南京鼓楼医院的 Wang Dongjin 告诉《自然》杂志，他的团队比 Sawa 早了一年，将 iPSC 衍生的心肌细胞植入了两个人。其中一名患者是一名 55 岁的电工，他说手术前他总是感到疲倦和气短；现在，他可以散步、爬楼梯、整夜安睡。

除了哪个团队赢得了这场竞赛，两项实验都留下了很大的问号。尽管动物研究表明 iPSC 衍生的心肌细胞具有令人鼓舞的结果，但 Sawa 并不认为植入的细胞能够与接受者的心脏组织融合。相反，他推测，它们可能通过释放生长因子来刺激愈合。如果真是这样，Sawa 的批评者说，识别这些再生蛋白并以更安全的方式施用，例如注射，会更安全。

Wang 的实验之所以模糊不清，是因为两名患者在接受新细胞的同时还接受了心脏搭桥手术。正如华盛顿大学病理学家 Charles Murry 在《自然》杂志上指出的那样，“如果你对某人做了两件事，他们就好了，你不能说哪件事是原因。”