科普文章
不老之泉探秘之二“再生醫學——美好的理想”
1.人類的古老夢想
·長生夢
在人類進化的漫長過程中，想象力的出現曾經是我們在進化過程中的關鍵一步，可以說正是因為有了想象力我們人類才成為了今天的我們。在所有人類對自我能力的想象中，最多的，莫過於兩種：一是“飛”；另一個，就是“長生不老”。
人們的夢想
在中國，有西王母的“不死藥”（可以讓嫦娥姐姐長生不老又飛上天，可謂一舉兩得，高效環保，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·瓊斯追尋的基督的聖杯和哈利·波特的魔法石（這可都是人見人愛的寶貝啊！）。
所謂“長生”就是“個體生命永存”，要想“個體生命永存”，首先要弄明白的，是什麼是“個體生命”。對於一個人類個體來講，他/她的存在其實主要表現在“自我意識”上，通俗點說就是，隻有你認為自己是你自己你才成為了你自己。用學院派的說法則是：“個體人由其物理感知係統能夠感知的特征總和以及相關的感知處理活動。”看明白沒？所謂個體意識，就包括了你的感覺、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裏來的呢？答對了！當然是我們的大腦了！所以，理論上講，隻要確保我們的身體可以永久的正常持續的產生生理功能並保持自己的組織功能不變，就可以達到“長生”；當然，也有人說可以退而求其次，保持大腦產生“自我意識”的那部分持久保持不變，也算是長生。
這不是機械戰警嗎？隻剩一個頭，其它部份都由機械代替，金剛不壞！忍者神龜裏的那個大反派也是如此。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·裏維斯的意識可以在一個矩陣中縱橫來往。但無論如何意識還是不能脫離物質單獨存在的，那怕隻剩了一個腦。倪匡在他的幻想小說中曾設想，最終的生命形式也許隻是一束意識的電波遊蕩於無邊無跡的宇宙。姑且不論這是否能實現，就算真的實現了，隻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（那不就是傳說中的鬼魂嗎？寒一個先！）。倪匡的妹妹“師太”亦舒倒是有一篇小說《小宇宙》與此有關，寫一個人的意識（魂？）在科學家的幫助下，換了多個身體，經曆不同人生的過程。有趣的是，主人公最後還是回到了自己原來的軀殼，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，長命百歲也是好的，中國的神話傳說有活了800歲的彭祖，基督教還說亞當活了930歲，皇帝老兒個個自稱“萬歲”，可不都是想活得長一些嗎？求生欲是動物的本能，但光是活著還是不夠的，還要活得好，各種生理機能正常，該吃吃，該睡睡，想幹嘛幹嘛（聖經中說亞當800多歲還生了個兒子呢！）。這就不簡單了，因為這就要克服衰老和疾病這兩個巨大的困難。一把桌子椅子用久了都會壞，更不要說是到處跑跑跳跳，可以不停闖禍損傷自己的“人”了。
桌子椅子用久了咱可以換啊！這就說到點子上了。如果胳膊腿兒、心肝脾肺腎啥的用壞了都可以換，不就行了？這就是再生醫學要幹的事兒了。
再生醫學（regenerative medicine）就是通過研究機體的正常組織特征與功能、創傷修複與再生機製及細胞分化機製，尋找有效的生物治療及工程學的方法，促進機體自我修複與再生，或構建新的組織與器官，以改善或恢複損傷組織和器官的功能的科學。
說白了，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，讓它們重新好好幹活為我們服務。不能永生也要長生，不能長生也要長壽，而且還要活得好、活得有質量。
廣義的再生醫學是一門包含有生命科學、材料科學、計算機科學和工程學等多個學科的綜合學科。我們這裏主要介紹如何通過幹細胞來研究機體的正常組織特征與功能、創傷修複與再生機製及細胞分化機製，尋找有效的生物治療方法，促進機體自我修複與再生，或構建新的組織與器官以維持、修複、再生或改善損傷組織和器官功能。
·老齡化社會麵臨的窘境
讓大家都活得好、活得有質量，這可不是一件小事！事關國計民生，可持續發展，可是一件了不起的“國家大事！”
為什麼這麼說呢？
大家都聽說過老齡化社會吧？聯合國標準：一個地區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%，即該地區視為進入老齡化社會。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個百分點和2.93個百分點。，無論從哪個比例角度衡量，我國均已進入老齡化社會。
更嚴重的是：我國老齡化速度快於世界老齡化速度，而且還是一種呈現“未富先老”的特征的老齡化社會。
那怎麼辦呢？隻好寄希望於“老有所醫”。如果每個老人都健健康康，不但不需要耗費社會資源還能繼續發揮餘熱創造社會財富，那問題不就解決了嗎？
而減緩、製止甚至逆轉衰老過程則正是再生醫學所要達到的目的之一。
現在大家知道再生醫學有多重要了吧？
還有呢！
……
[延伸閱讀]
資料來源：Partial information on population aging in China in 2009 |
·巨大的市場需求
無可否認，科技的發展帶動了經濟的發展，近幾十年來是有史以來人類社會文明發展最快的時期，從某種角度上說，我們是生活在一個最好的時代。隨著經濟的發展，人民生活水平的提高，原先威脅人類健康的最大殺手――“傳染病”在逐漸的減少，而由於細胞、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，而幹細胞治療將會成為治療這類疾病的主要手段。
在美國，每年有數以百萬計的人發生各種組織器官的喪失或功能障礙，每年需要800人次的手術修複，年耗資2736.8億人民幣。有數據顯示，從1997-2006年每一百萬人中新增腎髒和肝髒人口增加了31％和42％，2006年共施行了16700例腎髒移植和6100例肝髒移植。
[延伸閱讀] 美國1997-2006年每百萬人各器官移植次數和移植例數
資料來源：Health, United States, 2009—with special feature on medical technology |
我國是世界上人口最多的國家，因為創傷、疾病、遺傳及衰老等造成的組織器官缺損或功能障礙的人數也位居世界之首：每年燒傷、燙傷病人達500-1000萬例；因終末期肝病死亡病例30萬人，其中一半死於肝癌；糖尿病每年新發病例160萬人；心肌梗塞300-900萬人。
還不止如此，不僅麵對傷病與死亡的人們需要幹細胞，沒病沒痛的人也需要：不管用百度還是用穀歌搜“幹細胞”這個詞，最多出現的是治療那一類疾病的？沒搜過一定想不到，其實最多的不是疾病，而是美容！其次才是什麼股骨頭啦、神經啦、胰腺啦。這也難怪，人類的愛美之心是永無止境的，溫飽之餘美化一下自己無可厚非。可以預見，幹細胞美容應該是羊胎素之後最時髦的美容治療了。
·世界上的研究浪潮
幹細胞具有如此廣泛的應用前景，在組織工程、藥物篩選及臨床幹細胞移植治療神經退行性疾病、糖尿病、血液病等方麵均具有極大的應用價值，因此幹細胞研究在短短幾年之內發展迅速，成為世界各國和大型生物醫藥企業爭奪的生物醫學製高點。
最新數據顯示，目前全球大約有600項臨床試驗均涉及幹細胞治療。美國FDA目前已批準多項幹細胞臨床應用研究計劃，涉及的疾病包括退行性神經病變、缺血性心髒病、小兒腦部損傷、急性移植物抗宿主排斥反應等。
在我國，在國務院公布的《國家中長期科學和技術發展規劃綱要》（2006-2020年）當中，對幹細胞及其相關產品有如下描述：在前沿技術，生物技術專項中特別提出了“基於幹細胞的人體組織工程技術，幹細胞技術可在體外培養幹細胞，定向誘導分化為各種組織幹細胞供臨床所需，也可在體外構建出人體器官，用於替代與修複性治療。重點研究治療性克隆技術，幹細胞體外建係和定向誘導技術，人體結構組織體外構建與規模化生產技術，人體多幹細胞複雜結構組織構建與缺陷修複技術和生物製造技術。”
在國家863項目中，投入到有關幹細胞與治療性克隆、組織工程技術與產品研製、組織器官代用品研發及靈長類動物疾病與評價模型等項目的研究經費達到近2億元人民幣。至此，幹細胞和組織工程領域的研究已經被提高到了一個具有戰略意義的高度。
毫無疑問，幹細胞不僅正引領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業之一。正因為如此，各國政府、科學界、企業界以及廣大公眾給予了極大的關注，已形成了國際性的科技競爭和產業化競爭的熱潮，幹細胞研究產品正逐步成為衡量一個國家或地區科技發展水平與健康水平的重要標誌之一。
同誌們！加油啊！
2.什麼是再生醫學
·什麼是再生
什麼是再生呢？簡而言之，機體的一部分在損壞、脫落成被截除之後重新生成的過程就叫再生。
大家應該都有再生的經驗，比如頭發落了又長，比如換牙，不過要想象壁虎一樣尾巴斷了再長一個出來就比較難了。
其實再生還分很多種呢！最簡單的，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，女同學們來例假時子宮內膜的周期性變化啦，皮膚角質細胞的更換啦（也就是脫皮啦）什麼的都是生理性再生。也就是說，實際上我們的身體可以自動的發生再生現象，最酷的是，我們實際上無時無刻都在再生中（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）。這種再生對於人類這樣的高等生物來說，往往是不完全的（誰能像壁虎長出新尾巴一樣長出一條新腿來？那不是人，那是妖怪！），長出來的往往是沒有功能的瘢痕組織（悲劇了吧！），所以叫不完全再生。
那為什麼我們人類不能再生出一條腿，而低等的蠑螈卻可以呢？這不是妄稱萬物之靈了嗎？這還要從再生的機製講起。
·動物細胞與植物細胞的不同——細胞的全能性
我們都知道，每一個生物個體，都是由一個單個的細胞發育而來的，無論是一棵參天大樹還是一隻小小的蜉蝣，最初都是由一個細胞（受精卵）經過不斷的分裂、分化而來的。
但是大家也都知道，我們可以用一棵樹的一個枝條培育出另一棵完整的樹，卻很難用小狗的一條腿培育出另一隻完整的狗（到目前為止，克隆動物還是一個非常複雜而且成功率極低的實驗）。實際上，理論上講，一個生物的任何一個細胞都有發育成一個完整的生物體的潛能，這就是所謂的全能性。
什麼叫做細胞的全能性呢？
1984年國際組織培養協會作出的定義是：“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型的能力”。注意了，具有全能性的細胞是擁有可以發育成一個生物個體的能力的。對於植物來講，幾乎所有的細胞都具有全能性。而對於動物來講，隻有受精卵，以及某些胚胎幹細胞才具有全能性。一個動物的成體細胞隻有通過核移植才有可能獲得全能性，從而得到自己的克隆體。
細胞為什麼會具有全能性呢？是因為在每個細胞內都存在著這個生物體所包含的所有核基因，這些基因包含有這個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。
那為什麼隻有植物才可以“返老還童”呢？嘻嘻，其實不是的，所有的構建生物，包括植物、珊瑚，藪枝蟲、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體，可通過其基本的結構單位的反複形成得到進一步發育，其組織、器官等各個部分是可以改變的。
那動物為什麼不行呢？其實，這還是一個謎。
·動物的再生——多能性
雖然動物不能像植物那樣，隨便拿一個什麼部分，培養培養，很快就又能形成一個新的植株，但也都是具有一定的再生能力的，而且是越低等的動物，再生能力越強。最低等的比如腔腸科的水螅、渦蟲，切成好幾段還能長，而且切成幾段就可以長成幾個個體，簡直和孫大聖一樣厲害。（真渦蟲切成279片後，就能長成279個新個體，拽吧！）此外，蜥蜴能長出斷了的尾巴、斑馬魚能再生出它的鰭、鱗、脊髓和部分心髒，蝌蚪可以在幾小時內再生出新的尾巴而不留下任何傷疤。但是越高等的動物，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，失去的尾巴還是能長回來的，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，就不要唱“我不想不想長大”了，“成長的煩惱”總是難免的）。
青蛙長大後其再生能力消退
那動物的再生能力是從哪裏來的呢？這就要從細胞的發育開始談起了。
我們都知道，所有的多細胞動物，都是從一個細胞（受精卵）開始發育的，發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。在這個擴增過程的初期，細胞是均等分裂的，除了細胞核裏的核物質複製兩套分別組裝到兩個子代細胞中以外，細胞質也是平均的分配到兩個子代細胞中。分裂這麼幾代後（不同的物種次數不一樣），細胞就開始了不均等分裂，核物質還是一樣複製一樣分配，但是細胞質的物質就開始各有偏向了（這就是所謂的有了“極性”），有些物質分到這個細胞，讓這個細胞向某個方向生長，某些物質分到那個細胞，讓那個細胞向另一個方向生長。如此這般，細胞們就開始分道揚鑣了，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細胞的細胞。但也有一些細胞中途停了下來，一直保持著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，但卻失去了發育成完整個體的能力，發育潛能受到一定的限製的細胞，就叫多能幹細胞。而多能幹細胞的分化潛能就叫做多能性。
平時，這些多能幹細胞就靜靜的待在自己的小天地裏（比如造血幹細胞就待在骨髓裏），等到需要時，一聲令下，它們就又活動起來，開始分裂，在不均等分裂的情況下，它們就按著預設好的程序，分化成機體需要的細胞種類，然後充實到需要它們的地方去。
那麼多能性從哪裏來呢？發育遺傳學的研究表明，生物的胚胎發育，是一個基因調控的過程，不同的基因依次被打開、關閉。那些較早表達的基因，往往是在進化史上較為古老的祖先基因，較晚表達的基因，則是後來逐漸加入的。因此,胚胎發育的過程就是一個從祖先基因到新近基因的依次表達的過程，所以可以在此過程中重演進化過程的某些特征。在進化過程中，越是古老的生物，就越是簡單；而越是高等的生物，越是複雜。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、表達之後，細胞就走上了“不歸路”，再也不能回頭了。也就是說，越簡單的生物越容易從頭來，越複雜的生物越不容易從頭來。
·人類如何獲得再生能力——再生醫學
作為一種智慧生物，人類應該說是地球上最複雜的生物了。從這個意義上講，人類也應該是再生能力最弱的一種生物了。但是亞裏士多德說“人類是有理性的動物”，人類可以運用工具來延伸自己的能力，達到其他動物望塵莫及的地步。蒼鷹飛得再高，高不過宇宙飛船；獵豹跑得再快，快不過一級方程式賽車。人類總是有辦法來達到自己的目的的。
其實所謂“再生”，在人類曆史上早已有之――七千多年前古埃及人就已經開始使用木製的假肢；公元600年瑪雅人就在用貝殼製作假牙，這些都是古代的“組織工程學”。
不過，這不能算嚴格意義上的“再生醫學”，嚴格意義上的再生醫學我們前麵已經說過，它是：通過研究機體的正常組織特征與功能、創傷修複與再生機製及細胞分化機製，尋找有效的生物治療及工程學的方法，促進機體自我修複與再生，或構建新的組織與器官，以改善或恢複損傷組織和器官的功能的科學。
也就是說利用人體自己的資源（或者再加上不多的一些人造材料）進行損傷修複的科學。
現代的再生醫學已經取得了飛速的發展：
2004年8月，德國科學家斯米勒等人成功地複製了一位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食的患者成功的獲得了一張“新臉”，而且還恢複了正常的飲食生活。
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幹細胞，與生長激素混合在一起，塗抹在鈦合金金屬支架上，一起移植在患者的右肩胛骨裏，經過8個星期的“體內”培養之後，成功的複製出了患者的下頜骨。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“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家，斯米勒的意思就是“微笑的人”（smiler），這是一個給世界帶來微笑的科學家。誰說科學家都是製造“弗蘭肯斯坦”的“極客”。
美國俄亥俄州克利夫蘭的亞特裏奧賽特公司利用約翰霍普金斯大學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可以利用造血幹細胞在體外大量生產血液。2010年7月他們製造的第一批人造血已經被送往FDA審批。不過預期人造血液的臨床實驗要到2013年以後才能開展，樂觀地看，到2015年就應該能看到它的應用了。
在各國科學家的努力下，再生醫學正在飛速地發展中，近年來令人瞠目結舌的新進展、新成果不斷。甚至有人提出，我們這一代人也許是“最後一代原裝人”，因為再生醫學的發展可以使我們活到120歲、150歲甚至更長，在這100年左右的時間裏，人類科技的發展就有可能使我們“長生不老”，也許可以不要肉體，而隻把我們的意識保留在計算機中雲雲。
這不能不說是一種美好的夢想，正如科學鬆鼠會所說的那樣：“在飛速發展的科技麵前，你不得不感歎，現實有時候比科幻小說還富有魔幻主義。”