干细胞疗法:干细胞是一种未成熟的细胞,拥有自我更新能力,可以转化为多种组织细胞 但可能是一场危险游戏

2005年,洛杉矶天使棒球队时年32岁的投手巴托罗·柯隆(Bartolo Colón)获得了美国棒球联盟给予最佳投手的赛扬奖(Cy Young Award),这是美国职业棒球联赛的顶级荣誉之一。然而,此后几个赛季里,他投掷侧的手臂、肩部和背部的肌腱与韧带经历了一系列撕拉伤,职业生涯步履维艰,差点儿于2009年选择退役。

2010年,挽救职业生涯心切的柯隆飞回家乡多米尼加共和国参与了一项实验,类似的实验在美国还未经过食品及药品管理局(FDA)的审查和批准。医生们将柯隆的骨髓与脂肪样品离心,分离出含一种特定干细胞的悬液,然后注入他受伤的肩部和肘部。干细胞是一种未成熟的细胞,拥有自我更新能力,可以转化为多种组织细胞。疗程进行了数个月之后,转投纽约扬基队的柯隆在37岁时再次迎来了自己投手生涯的巅峰——投出了一记时速约150千米的快球。

是干细胞让他的手臂恢复了活力吗?这是一个尚待确认的问题。FDA和国际干细胞研究学会(International Society for Stem Cell Research)警告称,还没有严格的研究证明,这种疗法能安全有效地修复人体中受伤的结缔组织。相关的动物实验显示出了一定前景,但其中也存在许多问题。美国加利福尼亚大学戴维斯分校的细胞生物学家保罗·克内普夫勒(Paul Knoepfler)经常撰写关于干细胞政策的文章,他说:“‘干细胞’这个词听起来很尖端很刺激,但这些细胞在运动医学中的作用基本都是炒作。”

显然,这样的警告阻止不了那些年纪渐长、浑身伤病的运动员们,他们纷纷追随了柯隆的脚步。左手投手C·J·尼科斯基(C. J. Nitkowski)于2011年接受了同样的治疗,他在个人博客中告诉读者,他不在乎有没有严格的对照研究。这位当时38岁的替补投手说:“我的想法是,我没时间等那些持续5年或10年的研究得出结论了,所以我现在打算冒一次险。”此外,尼科斯基认为,就算治疗不起作用,健康风险应该也很小,因为注入的是他自己的细胞。

这场赌博恐怕并非如此安全。数不胜数的研究表明,柯隆、尼科斯基和其他也尝试干细胞疗法的运动员可能并不知道,他们面临的风险比想象的要大。即使从一个人自身的一部分抽取干细胞注入另一部分,这些细胞“也可能增殖并形成肿瘤,还可能离开初始的注入位置,迁移到别的部位”,FDA在网站上如是警告。

还需要做更多临床研究来确定安全的操作流程,也需要确认注入细胞的数量和类型,以及为了获得预期结果还需要哪些组织因子。比如,一些动物实验中,再生的组织不像原生组织那么强壮或柔韧。另一些研究中,疤痕组织增生,令注射部位的肌腱或韧带粘连于表层的皮肤,这些粘连会阻止不同组织之间的正常滑动,有时会使原本已严重受伤的部位雪上加霜。

此外,克内普夫勒担心,他自己、柯隆和其他人高调宣扬的运动效果,会鼓动膝盖受损的慢跑者在这项疗法被充分验证之前就接受治疗,同样可能受到鼓动的还有手臂受伤的少年棒球队员的父母,“当名人接受了新型疗法后,许多人会跟进”。这种早生的热情,或者说因过快过早实践导致的无法预测的悲剧,也会让研究者无法获得经费,来开展有可能最终催生安全可靠疗法的严格实验。

多样的干细胞

对于美国每年大约200万寻求医治肩关节而未果,或每年10万接受膝盖前交叉韧带(anterior cruciate ligament,ACL)撕裂修复手术的患者来说,现在的疗法明显还不够好,这是一件很痛苦的事。肌腱和韧带是强韧的纤维束带,主要由胶原构成,可以将肌肉网络与骨骼相连,或将骨骼与重要关节周围的软骨相连。不管你是投掷棒球穿越本垒还是把行李举到行李架上,是肌腱和韧带让你每天使用的各种可扭可转的部位拥有了强度、灵活性和稳定性。一旦发生磨损或撕裂,你就需要花几个月甚至更长的时间来恢复——做了手术也不例外。

恢复慢的原因之一是,肌腱、韧带和软骨缺乏相互交错的血管网,而其他器官能够利用这样的血管网,快速地将可分泌生长因子的细胞运输到位,促进细胞的繁殖与分裂。有了这个背景,干细胞疗法的原理就一目了然了:让损伤部位获得大量有组织修复能力的细胞,这样身体会以快得多的速度自行修复。

然而,生物学中经常遇到的状况是,一旦着手和细节打交道,要想把一个简单想法变成实际应用,事情马上就会变得极为复杂。首先,“干细胞”这个术语包括多种能力有异的不同细胞。例如,只要条件合适,并且给以正确的生化信号,胚胎干细胞(embryonic stem cell)很容易分化为身体内任何种类的细胞。相反,存在于骨髓中的一组特化程度更高的干细胞,一般只能分化为血细胞和免疫细胞——过去40年中,这些所谓的造血干细胞(hematopoietic stem cell)已经能够作为骨髓移植的“种子”,可靠地用于一些癌症与免疫疾病的治疗。

20世纪70年代,研究者在成人骨髓中发现了另一种祖细胞,他们将之命名为间充质干细胞(mesenchymal stem cell)。这些细胞在实验室中很容易增殖并分化为多种结构细胞,如脂肪、肌肉、骨骼、肌腱、韧带和软骨,据推测,它们在人体内也能够进行同样的分化。尽管研究者还在寻找指挥间充质干细胞分化为某一特定组织的信号,以及具体的分化步骤,但动物实验已经表明,这种细胞对于身体损伤后的修复十分重要。

实验表明,间充质干细胞无法独力使组织再生,它们需要依赖炎症组织中特定区域的其他细胞与生长因子(这些细胞和因子并不是始终都存在),匹兹堡大学医学院细胞与分子工程中心(Center for Cellular and Molecular Engineering)负责人洛基·图安(Rocky Tuan)说,“你尽可以输入最好的细胞,但如果不正确使用,那也没用”。

科学家还发现,取自身体不同部位的间充质干细胞也可能拥有不同的性质。图安说,来自脂肪的间充质干细胞尽管相对很丰富也易于提取,但似乎不如来自骨髓的细胞那么容易生成软骨。

另有一些研究提示,间充质干细胞也能调节免疫系统,可能对肿瘤的扩散也起一定作用。在开发真正安全可靠的疗法之前,很重要的一步就是尽可能多地搜集有关这些细胞行为的基本信息,这是图安和其他顶尖干细胞科学家极力强调的。

超前于科学

那些支持干细胞疗法可以马上在运动员身上使用的人并没有被吓住,他们列举了赛马中的成功,作为这种疗法有效的最佳证据。

不过,有些专家认为,因为一些炒作行为,干细胞疗法在人类中的证据已经让人不太敢相信,而这样的现象在赛马中同样存在,况且赛马相关的研究还是由赛马公司赞助的。

2012年7月的《马病季刊》(Equine Disease Quarterly)中,美国肯塔基州莱克星敦马外科与运动医学院(Lexington Equine Surgery and Sports Medicine)的韦斯利·苏特(Wesley Sutter)警告道:“迄今为止,还没有已发表的临床研究能表明,干细胞疗法对任何疾病的治疗有效。”

卡罗尔·吉利斯(Carol Gillis)多年来一直担任兽医,专门治疗赛马的软组织损伤,她说自己在研究和临床实践中获得的22 000多张超声图像让她相信,如果严格控制操作,受伤的肌腱和韧带可以痊愈,生成强健、排列整齐的纤维——完全不需要使用干细胞。吉利斯说,很多软组织损伤终结了一匹赛马的职业生涯,原因是多数马主人过早让自己的赛马随意奔跑,此时初始损伤的疼痛已经消失,但组织仍旧很脆弱。

去年夏天,换了一侧手臂来投球的尼科斯基效力于职棒小联盟,还盼望着在2013年以40岁高龄重返大联盟。与此同时,现效力于奥克兰运动家队的柯隆则在2012年8月22日遭遇了人生的黑暗一页,让他的干细胞实验成果化为乌有——他的整个赛季在那天结束了——由于运动能力增效药物合成睾酮在药检中呈阳性,棒球联盟判他禁赛50场。2012年11月3日,奥克兰运动家队为39岁的柯隆提供了一份价值300万美元的一年期续约合同,在他禁赛结束后即生效。

(原载于环球科学 文/黛博拉 富兰克林 译/贾明月 编/褚波 WA众医网)

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