漫谈干细胞

“一切生物,从单细胞到高等动、植物都是由细胞构成的;细胞是生物形态结构和功能活动的基本单位。” ——施莱登&施旺

个体发育历史研究回顾

 作为多细胞的聚集物,人体不仅由数以亿计的细胞构成,而 且更重要的是这些细胞分成了不同的细胞类型。实际上这些不同 类型的细胞有些在外形上差异极大,要把这些不仅外形不同而且 功能也不同的东西,统统归到一类是需要判断力和相当的勇气的。

人们早就知道构成人体的所有细胞均来自于一个细胞——受 精卵,但在历史上对受精卵如何发育成个体,却争论了许久。其 中一个重要的流派是先成论(或者称预成论)者,他们主张在受 精卵中其实已经预先有了一个微型的胎儿,随后的发育过程仅仅 是一个简单的生长过程,你也可以把它理解成一个放大的过程。

 

当然在这个流派中还有诸多小的门派,他们因这个微型胎儿 究竟是先成于卵子还是精子中而互有不同。在这个问题上火上浇 油的事情是当时的光学显微镜不仅分辨率不高而且还有许多光学 幻象,这就非常容易的导致,已经有了先入之见的人们,看到自 己想看到的东西。坚持胎儿先成于精子中的人们据此画了大量的 微型胎儿图谱,一时风靡于世。

而更加激进的预成论者断言,在这个微型胎儿的更加微型的 精子和卵子中应该还含有它们自己的微型胎儿,以此类推直到无 穷。就像那个著名的俄罗斯套装娃娃,一个套一个。    

预成论者的说法,在今天听来实在是过于荒唐,不过这也不 能就此论定他们就很愚蠢。无论如何不同物种的受精卵不管看起 来多么相似,然而它们却注定了要发育成不同的物种。很显然在 受精卵中一定得有些什么保证这一切的有序发生,预成论者犯的 错误在于将这个问题简单化和庸俗化了。

激进的预成论者的预言,最终使人们抛弃了他们。虽然人们 都猜想在受精卵中一定得有些什么,然而人们已经不再相信关于 那些微型胎儿的胡诌。而更致命的是伴随着光学显微镜性能的逐 步提升,再也没有一个人可以从一个细胞中看到那些被夸张的宣 传了若干年的微型胎儿的存在。

伴随着人们对细胞的认识逐步加深,人们逐步的确信细胞来 自细胞,而细胞的繁殖也决不是一个简单的放大。那么在个体的 发育中,胚胎发育的遗传控制形式究竟是什么?对此德国遗传学 家魏斯曼提出了一个解决胚胎发育的遗传控制的非常有创见的方 案,同时也是第一个真正完整的遗传学说。

魏斯曼认为在胚胎发生中的一系列有序的变化必然是细胞中 有序变化的结果。对于初始的全能细胞,如何分化为个体中不同 类别的细胞上,魏斯曼面临两种选择,非常不幸的是限于当时的 背景,魏斯曼放弃了他的第二种假说——激活学说,而选择了第 一种——分割学说。分割学说的意思简单来说,就是在细胞分裂 的时候,是进行的不等分裂,一个全能的细胞就此不断的分化, 最终形成特化的功能细胞。

什么是干细胞

现在我们都知道,在细胞分裂的过程中,是进行的均等分裂, 也就是说不仅两个子代细胞是一样的,而且它们和母本细胞也是 一样的。而分化的发生依赖的是激活一些相关的基因以及关闭其 他的基因。对于这整个过程具体是怎么进行的,我们依然所知甚 少。虽然我们已经取得了一些非凡的成功,比如克隆羊之类的搅 得世界天翻地覆的事。

为什么克隆羊的成功如此让科学家们兴奋呢?这主要是对于 大多数哺乳动物而言,已分化的细胞,不再能转变为其它类型的 细胞。换句话说,它们已经被固定了,犹如大树上伸展的枝桠, 无论这枝桠多么壮观,但是它们注定了不是主干,只有主干才能 发出所有的枝桠。

看到这里,您大概明白了为什么科学家们将某些细胞命名为 干细胞的原因了吧。干细胞如同树木的主干一样,也有许多层次。 所以我们有全能干细胞、多能干细胞和专能干细胞这些不同的分 类。

而克隆羊多利的价值在于,人们第一次可以把已经特化的细 胞重新转变为一个全能干细胞。虽然它所具有的全部意义和价值 我们还并不十分清楚。不过眼下人们首先寄希望于通过克隆获得 胚胎中的全能干细胞,通过控制这些干细胞的分化而得到人们想 要的组织和器官。虽然这面临着诸多伦理和其他方面的问题,然 而它所能带来的巨大价值,不能不使人们郑重考虑,如何安全合 理的研究和运用这项非凡的技术来造福人类。

前面我们已经提到有全能干细胞、多能干细胞和专能干细胞, 这些名称是指干细胞处于何种层次上。依据这些干细胞所处的位 置和不同的来源以及它们的功能,人们也有相关的名称。按功能 命名的:比如常说的造血干细胞,这是一种专能干细胞,它不仅 可以分化成红血球而且也可以分化成白细胞等多种免疫细胞。按 来源命名的:脐带血干细胞,这是一种造血干细胞,等等。

专能干细胞又称成熟干细胞,虽然它们中的某些种类的干细 胞可以分化为几种不同的细胞,如造血干细胞,然而它们分化出 的细胞其实都是非常相关的。虽然我们已经在很多器官中发现了 相应的专能干细胞,不过直到今天我们依然没有足够的证据表明 所有的器官都具有自己的专能干细胞,比如胰腺和心脏。

由于在一生中不可避免的面临组织的自然损伤或其他的意外 事故,机体保留这些成熟干细胞的目的就是用于相应细胞的补充。 其中早就为人所知的是造血系统和我们的皮肤修复系统。虽然我 们拥有这些干细胞,然而人体的再生能力是相当有限的。当我们 的机体遭到沉重打击的时候,比如各种类型的伤残,脏器功能的 衰竭,所有这些我们的机体都不具有再生和修复的功能。

然而对干细胞的研究,却有可能给我们一个真正的梦想,虽然前方的路还很长。

(本文转载自健康中国人网)

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