發(fā)布時(shí)間:2011-09-16
1.人類(lèi)的古老夢(mèng)想
·長(cháng)生夢(mèng)
在人類(lèi)進(jìn)化的漫長(cháng)過(guò)程中,想象力的出現曾經(jīng)是我們在進(jìn)化過(guò)程中的關(guān)鍵一步,可以說(shuō)正是因為有了想象力我們人類(lèi)才成為了今天的我們。在所有人類(lèi)對自我能力的想象中,最多的,莫過(guò)于兩種:一是“飛”;另一個(gè),就是“長(cháng)生不老”。
人們的夢(mèng)想
在中國,有西王母的“不死藥”(可以讓嫦娥姐姐長(cháng)生不老又飛上天,可謂一舉兩得,高效環(huán)保,可惜不能把嫦娥姐夫打包帶上,搞的嫦娥姐姐“碧海青天夜夜心”)。在西方也有印第安納·瓊斯追尋的基督的圣杯和哈利·波特的魔法石(這可都是人見(jiàn)人愛(ài)的寶貝?。。?。
所謂“長(cháng)生”就是“個(gè)體生命永存”,要想“個(gè)體生命永存”,首先要弄明白的,是什么是“個(gè)體生命”。對于一個(gè)人類(lèi)個(gè)體來(lái)講,他/她的存在其實(shí)主要表現在“自我意識”上,通俗點(diǎn)說(shuō)就是,只有你認為自己是你自己你才成為了你自己。用學(xué)院派的說(shuō)法則是:“個(gè)體人由其物理感知系統能夠感知的特征總和以及相關(guān)的感知處理活動(dòng)?!笨疵靼讻](méi)?所謂個(gè)體意識,就包括了你的感覺(jué)、你的認知、你的思想感情、你的記憶思維等等。
那這些東東都是從哪里來(lái)的呢?答對了!當然是我們的大腦了!所以,理論上講,只要確保我們的身體可以永久的正常持續的產(chǎn)生生理功能并保持自己的組織功能不變,就可以達到“長(cháng)生”;當然,也有人說(shuō)可以退而求其次,保持大腦產(chǎn)生“自我意識”的那部分持久保持不變,也算是長(cháng)生。
這不是機械戰警嗎?只剩一個(gè)頭,其它部份都由機械代替,金剛不壞!忍者神龜里的那個(gè)大反派也是如此。更有甚者,阿凡達可以把自己的意識注入到人造的生命體中,駭客帝國中基努·里維斯的意識可以在一個(gè)矩陣中縱橫來(lái)往。但無(wú)論如何意識還是不能脫離物質(zhì)單獨存在的,那怕只剩了一個(gè)腦。倪匡在他的幻想小說(shuō)中曾設想,最終的生命形式也許只是一束意識的電波游蕩于無(wú)邊無(wú)跡的宇宙。姑且不論這是否能實(shí)現,就算真的實(shí)現了,只剩一束電波的意識還是意識嗎?很難想象一束電波如何對外界做出反映(那不就是傳說(shuō)中的鬼魂嗎?寒一個(gè)先?。?。倪匡的妹妹“師太”亦舒倒是有一篇小說(shuō)《小宇宙》與此有關(guān),寫(xiě)一個(gè)人的意識(魂?)在科學(xué)家的幫助下,換了多個(gè)身體,經(jīng)歷不同人生的過(guò)程。有趣的是,主人公最后還是回到了自己原來(lái)的軀殼,金窩銀窩不如自己的狗窩嘛!我們還是好好照顧好自己的“狗窩”為妙。
就算不能永遠不死,長(cháng)命百歲也是好的,中國的神話(huà)傳說(shuō)有活了800歲的彭祖,基督教還說(shuō)亞當活了930歲,皇帝老兒個(gè)個(gè)自稱(chēng)“萬(wàn)歲”,可不都是想活得長(cháng)一些嗎?求生欲是動(dòng)物的本能,但光是活著(zhù)還是不夠的,還要活得好,各種生理機能正常,該吃吃,該睡睡,想干嘛干嘛(圣經(jīng)中說(shuō)亞當800多歲還生了個(gè)兒子呢?。?。這就不簡(jiǎn)單了,因為這就要克服衰老和疾病這兩個(gè)巨大的困難。一把桌子椅子用久了都會(huì )壞,更不要說(shuō)是到處跑跑跳跳,可以不停闖禍損傷自己的“人”了。
桌子椅子用久了咱可以換??!這就說(shuō)到點(diǎn)子上了。如果胳膊腿兒、心肝脾肺腎啥的用壞了都可以換,不就行了?這就是再生醫學(xué)要干的事兒了。
再生醫學(xué)(regenerative medicine)就是通過(guò)研究機體的正常組織特征與功能、創(chuàng )傷修復與再生機制及細胞分化機制,尋找有效的生物治療及工程學(xué)的方法,促進(jìn)機體自我修復與再生,或構建新的組織與器官,以改善或恢復損傷組織和器官的功能的科學(xué)。
說(shuō)白了,就是不管用生物的方法也好、工程的方法也好,把壞了的、損傷了的組織器官修好或者重建,讓它們重新好好干活為我們服務(wù)。不能永生也要長(cháng)生,不能長(cháng)生也要長(cháng)壽,而且還要活得好、活得有質(zhì)量。
廣義的再生醫學(xué)是一門(mén)包含有生命科學(xué)、材料科學(xué)、計算機科學(xué)和工程學(xué)等多個(gè)學(xué)科的綜合學(xué)科。我們這里主要介紹如何通過(guò)干細胞來(lái)研究機體的正常組織特征與功能、創(chuàng )傷修復與再生機制及細胞分化機制,尋找有效的生物治療方法,促進(jìn)機體自我修復與再生,或構建新的組織與器官以維持、修復、再生或改善損傷組織和器官功能。
·老齡化社會(huì )面臨的窘境
讓大家都活得好、活得有質(zhì)量,這可不是一件小事!事關(guān)國計民生,可持續發(fā)展,可是一件了不起的“國家大事!”
為什么這么說(shuō)呢?
大家都聽(tīng)說(shuō)過(guò)老齡化社會(huì )吧?聯(lián)合國標準:一個(gè)地區60歲以上老人達到總人口的10%,或是65歲老人占總人口的7%,即該地區視為進(jìn)入老齡化社會(huì )。2010年11月底第六次人口普查,65歲及以上人口為1.18億人,占總人口8.87%;60歲及以上人口為1.77億人,占占總人口13.26%,同2000年第五次全國人口普查相比,分別上升1.91個(gè)百分點(diǎn)和2.93個(gè)百分點(diǎn)。,無(wú)論從哪個(gè)比例角度衡量,我國均已進(jìn)入老齡化社會(huì )。
更嚴重的是:我國老齡化速度快于世界老齡化速度,而且還是一種呈現“未富先老”的特征的老齡化社會(huì )。
那怎么辦呢?只好寄希望于“老有所醫”。如果每個(gè)老人都健健康康,不但不需要耗費社會(huì )資源還能繼續發(fā)揮余熱創(chuàng )造社會(huì )財富,那問(wèn)題不就解決了嗎?
而減緩、制止甚至逆轉衰老過(guò)程則正是再生醫學(xué)所要達到的目的之一。
現在大家知道再生醫學(xué)有多重要了吧?
還有呢!
……
[延伸閱讀]
年份 60歲以上老人(百萬(wàn)) 百分比 2005 145.09 11.1 2006 149.01 11.3 2007 153.40 11.6 2008 159.89 12.0 2009 167.14 12.5 資料來(lái)源:Partial information on population aging in China in 2009
·巨大的市場(chǎng)需求
無(wú)可否認,科技的發(fā)展帶動(dòng)了經(jīng)濟的發(fā)展,近幾十年來(lái)是有史以來(lái)人類(lèi)社會(huì )文明發(fā)展最快的時(shí)期,從某種角度上說(shuō),我們是生活在一個(gè)最好的時(shí)代。隨著(zhù)經(jīng)濟的發(fā)展,人民生活水平的提高,原先威脅人類(lèi)健康的最大殺手――“傳染病”在逐漸的減少,而由于細胞、組織及器官損傷、病變及老化而引起的疾病相對增多。這些疾病僅僅靠傳統的藥物和醫療手段是不能解決的,而干細胞治療將會(huì )成為治療這類(lèi)疾病的主要手段。
在美國,每年有數以百萬(wàn)計的人發(fā)生各種組織器官的喪失或功能障礙,每年需要800人次的手術(shù)修復,年耗資2736.8億人民幣。有數據顯示,從1997-2006年每一百萬(wàn)人中新增腎臟和肝臟人口增加了31%和42%,2006年共施行了16700例腎臟移植和6100例肝臟移植。
[延伸閱讀]
美國1997-2006年每百萬(wàn)人各器官移植次數和移植例數 資料來(lái)源:Health, United States, 2009—with special feature on medical technology
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還不止如此,不僅面對傷病與死亡的人們需要干細胞,沒(méi)病沒(méi)痛的人也需要:不管用百度還是用谷歌搜“干細胞”這個(gè)詞,最多出現的是治療那一類(lèi)疾病的?沒(méi)搜過(guò)一定想不到,其實(shí)最多的不是疾病,而是美容!其次才是什么股骨頭啦、神經(jīng)啦、胰腺啦。這也難怪,人類(lèi)的愛(ài)美之心是永無(wú)止境的,溫飽之余美化一下自己無(wú)可厚非??梢灶A見(jiàn),干細胞美容應該是羊胎素之后最時(shí)髦的美容治療了。
·世界上的研究浪潮
干細胞具有如此廣泛的應用前景,在組織工程、藥物篩選及臨床干細胞移植治療神經(jīng)退行性疾病、糖尿病、血液病等方面均具有極大的應用價(jià)值,因此干細胞研究在短短幾年之內發(fā)展迅速,成為世界各國和大型生物醫藥企業(yè)爭奪的生物醫學(xué)制高點(diǎn)。
最新數據顯示,目前全球大約有600項臨床試驗均涉及干細胞治療。美國FDA目前已批準多項干細胞臨床應用研究計劃,涉及的疾病包括退行性神經(jīng)病變、缺血性心臟病、小兒腦部損傷、急性移植物抗宿主排斥反應等。
在我國,在國務(wù)院公布的《國家中長(cháng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規劃綱要》(2006-2020年)當中,對干細胞及其相關(guān)產(chǎn)品有如下描述:在前沿技術(shù),生物技術(shù)專(zhuān)項中特別提出了“基于干細胞的人體組織工程技術(shù),干細胞技術(shù)可在體外培養干細胞,定向誘導分化為各種組織干細胞供臨床所需,也可在體外構建出人體器官,用于替代與修復性治療。重點(diǎn)研究治療性克隆技術(shù),干細胞體外建系和定向誘導技術(shù),人體結構組織體外構建與規?;a(chǎn)技術(shù),人體多干細胞復雜結構組織構建與缺陷修復技術(shù)和生物制造技術(shù)?!?/FONT>
在國家863項目中,投入到有關(guān)干細胞與治療性克隆、組織工程技術(shù)與產(chǎn)品研制、組織器官代用品研發(fā)及靈長(cháng)類(lèi)動(dòng)物疾病與評價(jià)模型等項目的研究經(jīng)費達到近2億元人民幣。至此,干細胞和組織工程領(lǐng)域的研究已經(jīng)被提高到了一個(gè)具有戰略意義的高度。
毫無(wú)疑問(wèn),干細胞不僅正引領(lǐng)現有臨床治療模式的深刻變革,而且還將成為21世紀具有巨大潛力的新興高科技產(chǎn)業(yè)之一。正因為如此,各國政府、科學(xué)界、企業(yè)界以及廣大公眾給予了極大的關(guān)注,已形成了國際性的科技競爭和產(chǎn)業(yè)化競爭的熱潮,干細胞研究產(chǎn)品正逐步成為衡量一個(gè)國家或地區科技發(fā)展水平與健康水平的重要標志之一。
同志們!加油??!
2.什么是再生醫學(xué)
·什么是再生
什么是再生呢?簡(jiǎn)而言之,機體的一部分在損壞、脫落成被截除之后重新生成的過(guò)程就叫再生。
大家應該都有再生的經(jīng)驗,比如頭發(fā)落了又長(cháng),比如換牙,不過(guò)要想象壁虎一樣尾巴斷了再長(cháng)一個(gè)出來(lái)就比較難了。
其實(shí)再生還分很多種呢!最簡(jiǎn)單的,就分為生理性再生和病理性再生。
比如換牙啦、血紅細胞的新舊交替啦,女同學(xué)們來(lái)例假時(shí)子宮內膜的周期性變化啦,皮膚角質(zhì)細胞的更換啦(也就是脫皮啦)什么的都是生理性再生。也就是說(shuō),實(shí)際上我們的身體可以自動(dòng)的發(fā)生再生現象,最酷的是,我們實(shí)際上無(wú)時(shí)無(wú)刻都在再生中(強大吧?。?。
病理性再生就是因為損傷而引起的再生,比如傷口的愈合(壁虎的尾巴就是一例)。這種再生對于人類(lèi)這樣的高等生物來(lái)說(shuō),往往是不完全的(誰(shuí)能像壁虎長(cháng)出新尾巴一樣長(cháng)出一條新腿來(lái)?那不是人,那是妖怪?。?,長(cháng)出來(lái)的往往是沒(méi)有功能的瘢痕組織(悲劇了吧?。?,所以叫不完全再生。
那為什么我們人類(lèi)不能再生出一條腿,而低等的蠑螈卻可以呢?這不是妄稱(chēng)萬(wàn)物之靈了嗎?這還要從再生的機制講起。
·動(dòng)物細胞與植物細胞的不同——細胞的全能性
我們都知道,每一個(gè)生物個(gè)體,都是由一個(gè)單個(gè)的細胞發(fā)育而來(lái)的,無(wú)論是一棵參天大樹(shù)還是一只小小的蜉蝣,最初都是由一個(gè)細胞(受精卵)經(jīng)過(guò)不斷的分裂、分化而來(lái)的。
但是大家也都知道,我們可以用一棵樹(shù)的一個(gè)枝條培育出另一棵完整的樹(shù),卻很難用小狗的一條腿培育出另一只完整的狗(到目前為止,克隆動(dòng)物還是一個(gè)非常復雜而且成功率極低的實(shí)驗)。實(shí)際上,理論上講,一個(gè)生物的任何一個(gè)細胞都有發(fā)育成一個(gè)完整的生物體的潛能,這就是所謂的全能性。
什么叫做細胞的全能性呢?
1984年國際組織培養協(xié)會(huì )作出的定義是:“細胞全能性為細胞的某種特征,有這種能力的細胞保留形成有機體所有細胞類(lèi)型的能力”。注意了,具有全能性的細胞是擁有可以發(fā)育成一個(gè)生物個(gè)體的能力的。對于植物來(lái)講,幾乎所有的細胞都具有全能性。而對于動(dòng)物來(lái)講,只有受精卵,以及某些胚胎干細胞才具有全能性。一個(gè)動(dòng)物的成體細胞只有通過(guò)核移植才有可能獲得全能性,從而得到自己的克隆體。
細胞為什么會(huì )具有全能性呢?是因為在每個(gè)細胞內都存在著(zhù)這個(gè)生物體所包含的所有核基因,這些基因包含有這個(gè)生物體的幾乎所有的遺傳信息。這就是所謂的細胞核的全能性。
那為什么只有植物才可以“返老還童”呢?嘻嘻,其實(shí)不是的,所有的構建生物,包括植物、珊瑚,藪枝蟲(chóng)、苔蘚等,都是可以“返老還童”的。因為它們的身體是由一套構件組成的個(gè)體,可通過(guò)其基本的結構單位的反復形成得到進(jìn)一步發(fā)育,其組織、器官等各個(gè)部分是可以改變的。
那動(dòng)物為什么不行呢?其實(shí),這還是一個(gè)謎。
·動(dòng)物的再生——多能性
雖然動(dòng)物不能像植物那樣,隨便拿一個(gè)什么部分,培養培養,很快就又能形成一個(gè)新的植株,但也都是具有一定的再生能力的,而且是越低等的動(dòng)物,再生能力越強。最低等的比如腔腸科的水螅、渦蟲(chóng),切成好幾段還能長(cháng),而且切成幾段就可以長(cháng)成幾個(gè)個(gè)體,簡(jiǎn)直和孫大圣一樣厲害。(真渦蟲(chóng)切成279片后,就能長(cháng)成279個(gè)新個(gè)體,拽吧?。┐送?,蜥蜴能長(cháng)出斷了的尾巴、斑馬魚(yú)能再生出它的鰭、鱗、脊髓和部分心臟,蝌蚪可以在幾小時(shí)內再生出新的尾巴而不留下任何傷疤。但是越高等的動(dòng)物,這種能力越弱。最典型的例子就是蝌蚪――青蛙:當它還是蝌蚪時(shí),失去的尾巴還是能長(cháng)回來(lái)的,可是當它成為了青蛙,就失去了這種再生能力(好了,青蛙同學(xué),就不要唱“我不想不想長(cháng)大”了,“成長(cháng)的煩惱”總是難免的)。
青蛙長(cháng)大后其再生能力消退
那動(dòng)物的再生能力是從哪里來(lái)的呢?這就要從細胞的發(fā)育開(kāi)始談起了。
我們都知道,所有的多細胞動(dòng)物,都是從一個(gè)細胞(受精卵)開(kāi)始發(fā)育的,發(fā)育的方式就是細胞的分裂,一變兩,兩變四,是一種幾何級數的擴增。在這個(gè)擴增過(guò)程的初期,細胞是均等分裂的,除了細胞核里的核物質(zhì)復制兩套分別組裝到兩個(gè)子代細胞中以外,細胞質(zhì)也是平均的分配到兩個(gè)子代細胞中。分裂這么幾代后(不同的物種次數不一樣),細胞就開(kāi)始了不均等分裂,核物質(zhì)還是一樣復制一樣分配,但是細胞質(zhì)的物質(zhì)就開(kāi)始各有偏向了(這就是所謂的有了“極性”),有些物質(zhì)分到這個(gè)細胞,讓這個(gè)細胞向某個(gè)方向生長(cháng),某些物質(zhì)分到那個(gè)細胞,讓那個(gè)細胞向另一個(gè)方向生長(cháng)。如此這般,細胞們就開(kāi)始分道揚鑣了,大部份細胞越走越遠,最終分化成終末細胞,也就是再也不能變成其他種類(lèi)細胞的細胞。但也有一些細胞中途停了下來(lái),一直保持著(zhù)向其他方向分化的特性,這種具有分化出多種細胞組織的潛能,但卻失去了發(fā)育成完整個(gè)體的能力,發(fā)育潛能受到一定的限制的細胞,就叫多能干細胞。而多能干細胞的分化潛能就叫做多能性。
平時(shí),這些多能干細胞就靜靜的待在自己的小天地里(比如造血干細胞就待在骨髓里),等到需要時(shí),一聲令下,它們就又活動(dòng)起來(lái),開(kāi)始分裂,在不均等分裂的情況下,它們就按著(zhù)預設好的程序,分化成機體需要的細胞種類(lèi),然后充實(shí)到需要它們的地方去。
那么多能性從哪里來(lái)呢?發(fā)育遺傳學(xué)的研究表明,生物的胚胎發(fā)育,是一個(gè)基因調控的過(guò)程,不同的基因依次被打開(kāi)、關(guān)閉。那些較早表達的基因,往往是在進(jìn)化史上較為古老的祖先基因,較晚表達的基因,則是后來(lái)逐漸加入的。因此,胚胎發(fā)育的過(guò)程就是一個(gè)從祖先基因到新近基因的依次表達的過(guò)程,所以可以在此過(guò)程中重演進(jìn)化過(guò)程的某些特征。在進(jìn)化過(guò)程中,越是古老的生物,就越是簡(jiǎn)單;而越是高等的生物,越是復雜。越早表達的基因對生物體的影響就越大,當這些基因被依次打開(kāi)、表達之后,細胞就走上了“不歸路”,再也不能回頭了。也就是說(shuō),越簡(jiǎn)單的生物越容易從頭來(lái),越復雜的生物越不容易從頭來(lái)。
·人類(lèi)如何獲得再生能力——再生醫學(xué)
作為一種智慧生物,人類(lèi)應該說(shuō)是地球上最復雜的生物了。從這個(gè)意義上講,人類(lèi)也應該是再生能力最弱的一種生物了。但是亞里士多德說(shuō)“人類(lèi)是有理性的動(dòng)物”,人類(lèi)可以運用工具來(lái)延伸自己的能力,達到其他動(dòng)物望塵莫及的地步。蒼鷹飛得再高,高不過(guò)宇宙飛船;獵豹跑得再快,快不過(guò)一級方程式賽車(chē)。人類(lèi)總是有辦法來(lái)達到自己的目的的。
其實(shí)所謂“再生”,在人類(lèi)歷史上早已有之――七千多年前古埃及人就已經(jīng)開(kāi)始使用木制的假肢;公元600年瑪雅人就在用貝殼制作假牙,這些都是古代的“組織工程學(xué)”。
不過(guò),這不能算嚴格意義上的“再生醫學(xué)”,嚴格意義上的再生醫學(xué)我們前面已經(jīng)說(shuō)過(guò),它是:通過(guò)研究機體的正常組織特征與功能、創(chuàng )傷修復與再生機制及細胞分化機制,尋找有效的生物治療及工程學(xué)的方法,促進(jìn)機體自我修復與再生,或構建新的組織與器官,以改善或恢復損傷組織和器官的功能的科學(xué)。
也就是說(shuō)利用人體自己的資源(或者再加上不多的一些人造材料)進(jìn)行損傷修復的科學(xué)。
現代的再生醫學(xué)已經(jīng)取得了飛速的發(fā)展:
2004年8月,德國科學(xué)家斯米勒等人成功地復制了一位56歲患者的下頜骨,就像吳宇森的電影《變臉》一樣,那位原本不能正常進(jìn)食的患者成功的獲得了一張“新臉”,而且還恢復了正常的飲食生活。
斯米勒等人先用電腦掃描,模擬出患者下頜骨的尺寸大小,做出鈦合金的金屬支架,再從患者的骨髓中取出骨髓干細胞,與生長(cháng)激素混合在一起,涂抹在鈦合金金屬支架上,一起移植在患者的右肩胛骨里,經(jīng)過(guò)8個(gè)星期的“體內”培養之后,成功的復制出了患者的下頜骨。他們再將培養好的下頜骨取出,移植到患者的下巴上,這樣,患者就成功地得到了一個(gè)“新下巴”。
有趣的是,作為世界上首例成功使用背部肌肉血液培養下頜骨的科學(xué)家,斯米勒的意思就是“微笑的人”(smiler),這是一個(gè)給世界帶來(lái)微笑的科學(xué)家。誰(shuí)說(shuō)科學(xué)家都是制造“弗蘭肯斯坦”的“極客”。
美國俄亥俄州克利夫蘭的亞特里奧賽特公司利用約翰霍普金斯大學(xué)研究出的一種以納米纖維為基礎的體外細胞擴增的新技術(shù)可以利用造血干細胞在體外大量生產(chǎn)血液。2010年7月他們制造的第一批人造血已經(jīng)被送往FDA審批。不過(guò)預期人造血液的臨床實(shí)驗要到2013年以后才能開(kāi)展,樂(lè )觀(guān)地看,到2015年就應該能看到它的應用了。
在各國科學(xué)家的努力下,再生醫學(xué)正在飛速地發(fā)展中,近年來(lái)令人瞠目結舌的新進(jìn)展、新成果不斷。甚至有人提出,我們這一代人也許是“最后一代原裝人”,因為再生醫學(xué)的發(fā)展可以使我們活到120歲、150歲甚至更長(cháng),在這100年左右的時(shí)間里,人類(lèi)科技的發(fā)展就有可能使我們“長(cháng)生不老”,也許可以不要肉體,而只把我們的意識保留在計算機中云云。
這不能不說(shuō)是一種美好的夢(mèng)想,正如科學(xué)松鼠會(huì )所說(shuō)的那樣:“在飛速發(fā)展的科技面前,你不得不感嘆,現實(shí)有時(shí)候比科幻小說(shuō)還富有魔幻主義?!?/FONT>
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