摘要:用人类干细胞造了个“类血细胞”模型,这个长得有点像早期胚胎的小结构,居然能自己长出造血干细胞,还能分化成红细胞、白细胞这些完整的血液成分。
如果你身边有白血病患者,大概能懂那种绝望:要么在骨髓库里苦苦等待配型,像中彩票一样盼着合适的供体。
要么好不容易等到移植,却要时刻提防身体“排异”——那种免疫系统攻击外来细胞的反应,轻的发烧乏力,重的直接危及生命。
现在剑桥大学的一群科学家,可能把这种绝望的局面撕开了一道口子,他们在实验室里干成了一件以前只在科幻片里有的事。
用人类干细胞造了个“类血细胞”模型,这个长得有点像早期胚胎的小结构,居然能自己长出造血干细胞,还能分化成红细胞、白细胞这些完整的血液成分。
更关键的是,这东西不用靠复杂的化学药剂催熟,全靠细胞自己“懂事”地按自然规律发育,连研究人员自己都喊“不敢相信”。
要理解这个突破有多牛,得先搞明白我们的血液是怎么来的,人在妈妈肚子里发育到第四周左右,胚胎里会形成三个“基础材料包”,也就是外胚层、中胚层和内胚层,后来全身的器官组织,小到皮肤毛发,大到心脏肝脏,都从这三个胚层里长出来。
血液系统就出自中胚层,而且发育过程极其精密,早一步晚一步都不行,以前科学家想在实验室模拟这个过程,要么缺东少西,要么得靠大量人工合成的蛋白质“喂”着,造出来的细胞还不顶用。
剑桥的团队这次走了条“顺其自然”的路,他们没用复杂的化学试剂,就靠人类干细胞自身的“记忆”——也就是细胞里的基因程序,让这些细胞自己组织起来。
结果两天后,奇迹就发生了:显微镜下,这些干细胞真的自发形成了三个清晰的胚层,跟真实胚胎里的结构几乎一模一样,研究人员当时心里就有底了:这路子走对了。
接下来的发育更是按部就班,第八天的时候,培养皿里传来了更让人惊喜的信号——一些细胞开始有节奏地跳动,仔细一看,是心脏细胞。
这可不是偶然,在自然胚胎里,心脏发育和血液发育本来就是同步进行的,心脏一跳动,就能给刚形成的血液系统供血,两者相辅相成。
心脏细胞的出现,说明这个“类血细胞”模型不只是个样子货,它在严格遵循生命发育的底层逻辑。
真正的里程碑出现在第十三天,那天研究人员发现,模型里出现了明显的红色血斑,取样分析后确认:这些是货真价实的造血干细胞,而且已经开始工作了——它们分化出了携带氧气的红细胞,还有负责免疫的白细胞,甚至包括T细胞这种关键的免疫细胞。
要知道,T细胞在对抗病毒和癌细胞时可是主力,以前的人工造血技术,最难搞定的就是造不出功能完整的T细胞。
共同第一作者GeraldineJowett博士特意强调了这一点:“我们的模型抓住了'第二波造血'的关键过程。”
所谓第二波造血,就是胚胎发育到一定阶段后,造血系统开始产生更专业的免疫细胞,比如T细胞和B细胞,这正是人体免疫系统成熟的标志。
能模拟到这一步,意味着这个模型不光能造普通血液,还能造具有免疫功能的“功能性血液”,这对研究癌症和传染病来说,价值太大了。
跟以前的人工造血技术比,剑桥这个方法的优势太明显了,传统方法造造血干细胞,就像“填鸭式”培养:得用一大堆复杂的蛋白质混合物,精确控制温度、湿度等各种条件,小心翼翼地诱导干细胞分化。
这种方法不仅成本高、步骤繁琐,造出来的造血干细胞还经常“不合格”——要么功能不完整,要么分化能力差,很难用到临床上。
而剑桥的方法是“放养式”的,全靠细胞自己的自组织能力,就像把种子撒在合适的土壤里,不用天天施肥打药,它自己就能按自然规律发芽生长。
这种方式不仅简化了流程,降低了成本,更重要的是,造出来的造血干细胞更接近自然状态,功能也更完整。
研究显示,这个模型里的血细胞和心脏细胞能协调发育,就像在人体内一样,这种“协同性”是传统方法根本做不到的。
光知道它能造出血还不够,更关键的是,这东西能帮我们解决什么实际问题?答案可能让所有血液疾病患者都振奋:以后治病可能不用再等别人捐骨髓了,用自己的细胞就能造“定制版”血液。
现在的血液移植,最大的坎就是免疫排斥,人体的免疫系统有个“认亲”功能,会攻击外来的细胞,就算骨髓配型成功,也难免出现排斥反应。
轻者要吃一辈子免疫抑制剂,副作用大到让人脱发、呕吐,重者直接出现器官衰竭,而剑桥这个技术,用的是患者自身的干细胞——比如从皮肤或者血液里取点细胞,重新激活成干细胞,再培育成“类血细胞”,最后造出血液细胞。
这样造出来的血液,跟患者自身的基因完全匹配,免疫系统根本不会排斥,从根上解决了这个难题。
资深作者AzimSurani教授说得很实在:“虽然现在还在早期阶段,但能在实验室里造出自家的血细胞,已经是再生医疗的一大步。”
这种“个性化医疗”的思路,正是现在医学领域最火的方向——不再用统一的治疗方案对付所有人,而是给每个人量身定制疗法。
对白血病患者来说,以后可能不用再承受化疗的痛苦,直接输入用自己细胞造的健康造血干细胞,就能替换掉病变的细胞。
对淋巴瘤患者,医生甚至能先用这个模型模拟病情发展,提前试出最有效的药,不用再“试错式治疗”。
现在,剑桥大学已经通过技术转移部门为这项技术申请了专利,这意味着它不是停留在实验室里的理论,而是在往实际应用的方向走。
虽然现在还处于早期阶段,要真正用到临床上可能还需要几年时间——比如要先在动物身上做实验,再开展临床试验,验证安全性和有效性,但方向已经很明确了。
除了治病,这个模型还帮科学家打开了一扇观察人类早期发育的“窗户”,我们都知道,胚胎发育到第四到第五周时,已经植入妈妈的子宫壁了,根本没法直接观察。
但这个阶段恰恰是血液系统、心脏等关键器官形成的关键时期,很多先天性疾病,比如先天性血液病,都是在这个阶段出了问题。
以前科学家只能靠动物模型研究,比如用小鼠做实验,但小鼠和人毕竟不一样,很多结论没法直接用在人身上。
现在有了这个“类血细胞”模型,情况就不一样了,它能发育到相当于人类胚胎第四到第五周的阶段,科学家可以清清楚楚地看到,造血干细胞是怎么从无到有,怎么一步步分化成各种血液细胞的。
就像给生命发育的关键过程装了个“摄像头”,以前看不清的细节现在都能放大了看。
这种认知上的突破,不光能帮我们搞懂正常的血液是怎么来的,更能找到很多血液病的“病根”——比如有些白血病是造血干细胞分化时出了错,以前不知道错在哪一步,现在有了模型,就能一步步追溯,找到问题的关键。
虽然它长得有点像早期胚胎,也能模拟部分发育过程,但它缺了关键的“零件”——没有卵黄囊和胎盘,这两种结构是胚胎发育成完整生命的必要条件。
换句话说,这个模型最多只能发育出血液和部分心脏细胞,根本不可能长成一个人。
研究前也通过了伦理委员会的批准,论文还经过了严格的同行评议,科学性和伦理合规性都没问题。
往远了想,这项技术的影响可能不止于血液疾病,再生医学的终极目标之一,就是用自身细胞修复受损的组织器官。
现在我们能造出血液细胞,未来能不能用类似的方法造出肝细胞、神经细胞?甚至能不能修复受损的心脏或者大脑?
虽然这些还很遥远,但剑桥的这个突破,无疑给我们指了一条可行的路,对普通人来说,这项技术最实在的意义,就是给健康上了一道“保险”。
以后再提到白血病、淋巴瘤这些可怕的疾病,我们可能不再只有“等待配型”这一条路。
就像当年青霉素的发现改变了感染性疾病的治疗方式,疫苗的发明终结了很多传染病的肆虐,这项人工造血技术,或许会彻底改变血液疾病的治疗格局。
当然,我们也不能太乐观,科研成果从实验室走到病床,还有很长的路要走,但至少现在,剑桥大学的科学家们已经点亮了一盏灯。
当培养皿里那抹肉眼可见的红色出现时,它照亮的不仅是再生医学的未来,更是数百万血液疾病患者的希望。
来源:笔杆先生一点号
