为什麽干细胞将会改变医学？

理查德•加尔（Richard Garr）挥动手臂，就像分开剧院的幕布一般走入位于马里兰州学院公园（College Park,Md.）的实验室。该实验室在很多方面都呈现出勃勃生机。身穿白大褂的技术人员忙着将营养液从移液管中滴到皮氏培养皿中──数以百计的这样的培养皿被储存在小冰箱里。从显微镜中看过去，其中一些培养皿中的物质看上去就像时装模特用的洗手池的池底──被丢弃的假睫毛漂在粉红色的水里，另外一些则像被压扁的蜻蜓。实际上，那粉红色的液体里是氨基酸和生长素，"蜻蜓"则是从"睫毛"中生长出来的人类神经细胞，用纽尔斯德生物药品有限公司（NeuralStem Biopharmaceuticals）的首席执行官加尔的话来说，它们是"世界上最大的人类胎儿神经干细胞补给中心"。

这些细胞正在加尔的实验室以及越来越多的生物技术公司中培育，以便取代由于难以治愈的脑部病变所损失的神经细胞，包括帕金森综合症（Parkinson's disease）和老年痴呆症（Alzheimer's disease）等病症。如果加尔和其他在同一领域里工作的人们正确无误的话，他们的研究结果将彻底改变 21 世纪的医学实践和药物的生产方式。

科学家们一直在谈论着这一转变──从传统的药物转向被称为可再生的药物，而这都源于人们在 1998 年发现的人类胚胎干细胞。当时担任国家卫生研究所（NIH）主任的哈罗德•瓦莫斯（Harold Varmus）对国会宣布："这项研究可能会给医学带来一次革命，它能提高生命的质量和寿命。它几乎会涉及到医学的任何一个领域。"

他乐观的根据是：可复制的胚胎干细胞是目前存在的最有效的细胞。它会在受精后迅速发育，然后分裂为大约 210 种具有特定组织形态的胚胎干细胞，正是这些胚胎干细胞演变成了组成身体各种组织和器官的成熟细胞。（例如，纽尔斯德生物药品有限公司的细胞就可以演变为神经细胞和其余两种成熟的脑细胞。）我们身体的大多数组织在严重的病症或损伤后无法复原，是因为它们多是由成熟的、无法再生的细胞组成的，而在我们出生后，只有一些零星的干细胞会保留下来。

干细胞对于当今疗效单一的药物无法治疗的顽症可以提供多种解决方法。成熟细胞通过相互击打数千个细小的分子（如同有机弹球一般）实现交流，其中每个分子在细胞语言中代表不同的词汇。多数顽症都涉及许多分子间语言交流的突然消失，而传统的制药行业则是每次对付某一种分子，也就是某个弹球──也就是说，足以打通阻塞的血管以暂时遏制心脏病的发作，但还远不足以阻止所有在心脏病症状中汇集的分子病理因素，更不用说是癌症或与年龄有关的病症了。

干细胞不仅仅是完整的细胞，它们是处于早期发育过程中敏感度极强的细胞。它们可以熟练地运用细胞语言，同时迅速篡改许多分子信息，就像它们在构身体时所做的那样。一旦被移植，它们看来可以对分子的呼救信号做出反应。对于心脏病的发作，它们的反应是形成血管和心肌。对于神经细胞损伤，它们的反应方式或是变成并取代已经死去的神经细胞，从而成为大脑的自我对话中毫厘不差的一个组成部分；或是通过发布分子指令，重新教会大脑复原的语言。无论是通过哪种方式，用人类基因组科学公司（Human Genome Sciences）的首席执行官哈兹尔廷（William Haseltine）的话来说，干细胞似乎是在"提醒身体它知道如何治愈自己。"哈佛大学的神经生物学家伊万•施耐德（Evan Snyder）则称之为"神奇的种子"。

虽说科学家们将干细胞用于主流医学尚待时日，但达成这一目标的速度既取决于实验室里的突破，也将取决于政治。从事胎儿及胚胎干细胞研究的生物技术公司在很大程度上依赖于共享的学术研究，它们多数是由美国政府这架全世界最大的基础研究机器资助的。然而，胎儿干细胞是从流产的胎体上获得的，胚胎细胞则来自于那些体外受精诊所，这样便将干细胞置于美国有关生育权利的辩论之中。联邦政府对于人类胎儿细胞的资助在 1987－1993年间遭到禁止，而为期五年的对于资助胚胎细胞研究禁令也仅仅是在去年夏天才获得解禁。今年，正当一项包含由干细胞生成脑细胞的临床试验进行之际，布什政府又提出了重新恢复一项或两项禁令的可能性。4 月份，国家卫生研究所被勒令取消一次审核胚胎研究申请的会议，并将很快决定是否给予资助。虽说这类禁令不会直接影响到私营产业，可另一类却极有可能：国会正在讨论是否将所有的治疗性克隆行为宣布为非法，这正是像 Geron 公司这样的生物技术公司正在使用的从胚胎干细胞培育神经细胞的技术。纽尔斯德生物药品有限公司的顾问、哈佛大学的神经科学家奥利•艾萨克森（Ole Isacson）说，政治方面的不确定使得美国的一些最好的科学家威胁着要迁居欧洲，在那里，支持干细胞研究的法律正在获得通过，加利福尼亚州帕罗•奥托（Palo Alto, Calif.）市的一家名为 Stem Cells 的生物技术公司的发起人之一欧夫•韦斯曼（Irv Weissman）说，禁令将是"令人沮丧的"。许多人担心美国的研究工作会因而滞后，从而使数百万的生命──以及金钱──遭到损失。其它人则较为乐观，其中包括正在联合发起支持该研究法案的 70名左右的国会成员。哈罗德•施耐德说："事实的力量太大了，以至于无法将这个魔鬼重新装回到瓶子里。"

很少有人能够像加尔那样理解干细胞政治中所包含的性命攸关的利害关系。加尔无论如何也不像是一场医学革命的先锋人物──仅在六年前他还是马里兰州的一个房地产开发商。那时，他的小儿子马修得了一种脑瘤。一天，他带着马修去参加一个和校友约好的游戏，这个校友的父亲卡尔•约希（Karl Johe）是一位科学家。加尔想要说明马修有时无法保持身体平衡。在实验室里呆了一夜的约希身着浴衣为他们开门。然后两人谈起马修的病情，"总有一天我们会治好这种病的，"加尔回想起约希所说的话。

约希的自信源于他在国家卫生研究所的神经科学家罗恩•麦凯（Ron McKay）实验室里所做的研究，而麦凯则是世界上在啮齿动物神经干细胞方面发表论文最多的人。在 90 年代初，麦凯同其他人在啮齿动物的大脑里成功地分离出神经干细胞，在 1993 年，即第一个关于联邦资助的禁令解除之后，他们开始在人类胎儿脑组织中找到了干细胞。

第一种被发现的人类干细胞是血液干细胞，但从一开始，神经干细胞看上去似乎更有商业应用前景。首先，它们更容易被复制。它们将被移植到对免疫系统处于半保护状态下的大脑里。而对于其他许多种干细胞来说，人们或者要像任何器官移植那样，必须要对它们进行一个会导致身体损害的、终生的免疫抑制药物疗程，或者采取从患者身上取下，复制，而后再送回的方式，即今天大多数血液干细胞被移植以重新构成化疗患者血液的一种费用昂贵的办法。而神经干细胞则预示了一种利润丰厚且炙手可热的市场前景，使它变成Geron 公司首席执行官托马斯•欧卡马（Thomas Okarma）所说的，首屈一指的 "21 世纪的药片"。

起初，许多神经学家对此都持怀疑态度。他们在很长一段时期里都相信成人的大脑是无法再生的。但是，当他们发现了干细胞可以治疗老鼠大脑的许多种脑部病症时，他们开始改变了看法。去年 11 月份召开的神经学学会（Society for Neuroscience）会议简直就是一次干细胞的盛会。一些尖子大学夸耀说，在成年哺乳动物大脑里，移植的神经干细胞可以：帮助修复脊髓损伤中切断的轴突；迁移到老年痴呆症患者的血小板里；在中风和创伤性大脑损伤后，恢复一部分运动机能。用韦斯曼（他在 1991 年分离出了第一个人类血液干细胞）的话说，"它代表了你所能想象的最伟大的医学变革"。

尽管如此，神经干细胞是如此活跃、意志顽强，以至于没有人可以想出什麽办法来控制它们在培养皿中的生长，也就是说，无法每次都把它们培养成为适当的神经细胞种类和适当的数量，而这正是任何商业开发的要求。如此一来，便使那些大型制药公司失去了兴趣，而对将来禁令的担心也吓跑了一些研究者。可早在 1995年，约希便相信他有许多解决办法。于是，他抓住了加尔，一个不顾一切急于医治他儿子的实业家。"在实业界，你不会没完没了地研究, 你很快就会见到结果，"约希解释说。那一年，两个人辞去了原来的工作，成立了纽尔斯德生物药品有限公司。

当时，人们都认为只有一个神经干细胞，48 岁的加尔坐在他的办公室里回忆说。一张颜色发黄的剪报贴在他身后的墙上，内容是关于一个死于脑癌的男孩。结果是，大多数的研究者都认为，让神经干细胞分化为组成人脑的各种神经细胞的办法就是在培养皿里把它们和不同的生长素放到一起就行了。然而，正确的处方──大脑所需要的细胞──还是无从寻觅。现在已是纽尔斯德生物药品有限公司首席科学家的约希相信他有办法解决这个难题。可能会有许多不同的干细胞，每个都有自己的偏好。奥秘也许就是少用一些窍门。如同加尔所说的，"那些合适的细胞会自己做出正确的事情。"

于是，约希不仅培养一种细胞，而且同时培养了许多种细胞，它们都是从大脑的不同部位获得的。果然，每种细胞都成为了他所需要的神经细胞。开始，叁种不同的脑细胞会以无法预测的比例出现。但随着他鼓弄这些细胞，他看到了别人才开始有所觉察的现象：干细胞之间会交换能够深深影响它们生长的信息。"干细胞会说话，"加尔说，他那张带着黑框眼镜的脸由于兴奋而涨得通红，"它们说：'嘿，不要变成神经细胞──我已经是一个神经细胞了。'"这样，约希把它们分离出来，看啊！他得到了更多可以预测的比例。

只要在纽尔斯德生物药品有限公司的实验室走一遭就可以发现，这些活生生的产品除了说话以外，还能做别的事情。在科学家们不断供应含有氨基酸、维他命、矿物质、含铁蛋白质和其他各种生长素的特制饮食的帮助下，它们夜以继日地复制自己。纽尔斯德生物药品有限公司想要对付的许多神经退化病症都涉及到不同种类神经细胞的损失，因此，每个培养皿中的神经干细胞都取自胎儿大脑的不同部位：一盘是大脑中部的干细胞，用于更换由于帕金森氏症损失的多巴胺能神经细胞（dopaminergic neurons）；一盘脊髓干细胞，用来代替由于鲁盖瑞氏症（Lou Gehrig's disease）而损失的运动神经元；而这一盘是用于老年痴呆症的海马状细胞；还有一盘是用于家族黑蒙性白痴（Tay-Sachs）的脑皮层细胞。

约希解释说，必须对所有的细胞进行监控和扭动，否则"它们会改变本性。"纽尔斯德生物药品有限公司相信可以控制它们。"我们可以一次次地在一个培养皿中制造几乎同样数量的不同种类的神经细胞，"加尔说。目前，公司已经申报了一项专利，称它的细胞现在可以翻 60 番──能够从一个细胞中生出数十亿个细胞，而这大致就是商业化的门槛了。

正在用病鼠试验这些细胞的纽尔斯德生物药品有限公司并非是唯一在胎儿神经干细胞方面取得进展的生物技术公司。一些人仍然认为只有一种神经干细胞，而约希的细胞不过是中间体，或是原生细胞，学术界则不会对该公司的声明做出评论，因为纽尔斯德生物药品有限公司并没有把它发表在专业刊物上。这种更倾向于保护专利而不是分享研究成果的保密做法在业界并不少见，但仍有许多人对此表示反对。美国国家神经疾病和中风研究院（National Institute of Neurological Disorders and Stroke）的神经病学家盖伊•麦克汉（Guy McKhann）说："他们也许是对的，但人们倾向于以更为传统的方式发表那类信息，这样，如果它是真的，人们就能够确实地看到他们是如何做到的了。"

约希的方法也同样引起了兴奋。当年他在麦凯实验室时发表的一篇专业论文（这篇论文支持了纽尔斯德生物药品有限公司的某些说法）被 180 多篇学术论文所引用。加尔说，在他 7 月份参加了一次同食品和药物管理局（Food and Drug Administration）讨论预期在两年后开始的临床试验的会议后，几乎"每个人"都给他打了电话。纽尔斯德生物药品有限公司的一些说法也得到了附和，有 3 家学术机构将很快报告，它们也可以把胎儿神经细胞复制足够的次数，从而使它们具有商业可行性。

关于把以治疗为目的克隆行为判定为非法的说法使诸如 Geron 这样的公司感到担心，该公司希望把它获得专利的胚胎干细胞变成真正的带有标识的器官和组织的园地。从理论上来说，Geron 公司有能力把在创造多莉羊时运用的技术用于克隆所需要的细胞。这一过程包括，比如说把一个从患者耳朵上获得的皮肤细胞的细胞核植入一个卵细胞，让这个卵细胞开始生长，然后挑出同患者具有相同的遗传因子的胚胎干细胞以培育成所需的任何细胞。这样，就不必害怕排斥，或需要服用免疫抑制药物了。

而即便实行一项禁止克隆的法令，Geron 公司仍然可以使它的神经细胞商业化，因为进入大脑的人类细胞不需要长期的免疫抑制治疗。而首席执行官奥卡马确信 Geron 公司不会受到直接的攻击，他指出在国会有数十位议员支持倾向于干细胞试验的法案。在他那位于加州门洛帕克市的办公室里，一条睡眼朦胧的笃宾犬正守护着他的办公桌，他说："这些细胞真是威力无比。"

然而，胎儿和胚胎细胞可能还会处于争议之中，这也就是为什麽许多科学家希望从我们一直在身上携带直到成年的少量干细胞中找到替代物的原因。但只有一家着名的公司在致力于研究成年人的神经干细胞，即瑞典的 NeuroNova 公司。这不只因为成人干细胞过于稀少，还因为到目前为止，它们仅仅是从患有脑疾并且正在做脑部手术的病人那里获得的（尽管 Stem Cells 公司在进行胚胎组织研究工作以外，还开始对从尸体上获得的神经干细胞进行研究）。其他地方的研究者们目前正在寻找刺激我们体内神经干细胞生长的分子──Prozac 可能就是其中一种。而且可能还有另外的一种替代物，一种被称之为跨变异的陌生现象，即一种成人干细胞可以转化为另一种干细胞。

在这一领域里人们开展了令人惊异的大量的新的工作。宾夕法尼亚州马尔文市的 Neuronyx 公司正在把曾经认为是只能变成软骨和骨骼的成人骨髓细胞转变为神经细胞。因为骨髓干细胞数量非常稀少，弗罗里达州克利尔沃特市的 Cryo-Cell 公司声称有一种更好的方法，即从脐带血中采集的干细胞在一种由胎儿大脑里获取的生长素的培养下可以变为神经细胞。目前成人骨髓或脐带血液干细胞的复制能力尚不可知。但在今年春天，位于新泽西州雪松丘市的 Anthrogenesis 公司声称它可以从胎盘中挑出比脐带血中多 10 倍的干细胞，而这些细胞可以形成包括神经细胞在内的多种组织。还有两家公司──北卡罗来纳州达勒姆市的 Artecel Sciences 公司和洛杉矶的 StemSource 公司──声称，他们找到了最终的、无限量的而且是无可置疑的干细胞来源：人类的脂肪。StemSource 公司说，它可以将这些细胞转变为肌肉、骨骼、软骨和神经细胞。然而，多数的成人干细胞研究工作比胎儿细胞研究落后十年。位于马萨诸塞州剑桥的 Curis 公司同 Aegera 公司达成了一项价值为 2,500 万美元的合同，把成人和胚胎的皮肤干细胞转变为神经细胞。它的首席执行官道罗斯•帕拉迪卡（Doros Platika）说："广泛的胎儿研究对于制造成人干细胞绝对是有必要的。"Stem Cells 公司的韦斯曼对此表示认同："人类成长的最大奥秘就存在于早期胚胎和很久以后器官形成之际的这段时间里。现在我们所需要做的，就是对这些细胞和遗传活动加以全面的了解。"

干细胞可以提供比基于分子的药剂更为戏剧性的的治疗前景，但它们决不会像药片那样廉价地从流水线上滚落下来。而且它们也不会很快地占有每年每种病症达7 亿美元的市场──更有可能会是 2 亿，加尔说。但在培养皿里培养染病细胞也能为诸如纽尔斯德生物药品有限公司带来滚滚财源，足以支持细胞移植试验，而这类试验最终会拯救像他儿子那样的人们。

在纽尔斯德生物药品有限公司的另一个房间，带有巴克•罗杰斯（Buck Rogers）这类名字的机器，如 CEO 2000 XL 和 BioRobot 8000，正在将染病的神经细胞破解为数据，将 ACGT 几个字母以似乎无穷尽的组合形式拖过屏幕。加尔说，"就是在这里，神经干细胞可能会找到它们的第一次应用，这是科学两个最热门学科的联姻──干细胞和基因组。"一家位于马里兰州盖特斯伯格市的功能基因组公司──Gene Logic 正在付给纽尔斯德生物药品有限公司 750 万美元用于创造染病细胞，并且向该公司投资 800 万美元。其目标是：将基因数据卖给制药公司用于药物测试研究。这笔钱是纽尔斯德生物药品有限公司的第一笔大收入。Geron 公司同塞莱拉公司（Celera）也有一笔类似的合同。

"你听说了麽？"加尔问道，他指的是最近的科学论文，"用带毒的基因武装起来的神经干细胞，可以追踪并缩小老鼠的脑瘤。"他瞥了一眼手表，然后就走掉了──他要去陪他的儿子做一次新的放射治疗。癌症又一次在 14 岁的马修身上发作了。

译者：张智勇