大部分与衰老有关的疾病都源于细胞层面。因此,在再生医学的发展中,干细胞一直扮演着重要角色。
干细胞有三种主要类型:成体干细胞、胚胎干细胞以及全能干细胞,每种干细胞都能以其特有的方式来帮助我们逆转衰老。
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◆ 成体干细胞:未雨绸缪
成体干细胞(多能干细胞)包括神经干细胞、造血干细胞和间充质干细胞,它们的再生能力相对有限,只能分化为一小部分的组织类型。的
我们年轻时的身体很健康,那是因为受损的细胞能很快被多能干细胞替代。然而一旦到了晚年,身体就会突然停止制造这些干细胞,衰老会成倍加快。
但是,如果我们能从年轻的身体里提取一些多能干细胞加以储存,当年老时是否可以再注入体内呢?
一项近期的研究发现,将多能干细胞注入年老的老鼠后,似乎会抑制身体的恶化,显著延缓衰老。
如果你能储存足够多的干细胞,那么它们将可能助你度过晚年的生物学寒冬。这就像是一种健康保险的形式,如果以后医生想要为你替换器官,他们将会需要你尽可能年轻的干细胞来完成 ,因此越早储存越好。
◆ 胚胎干细胞:饱受争议
如果我们需要一种不考虑自身年龄的干细胞,胚胎干细胞(万能干细胞)就有着更多再生选择。
万能干细胞能向多胚层分化:分化为脑细胞、皮肤细胞和色素细胞的外胚层,分化为肌肉细胞、骨骼细胞和血细胞的中胚层,和分化为肺细胞、胰腺细胞和胃细胞的内胚层。
实际上,贝螅能终生保留胚胎干细胞。一旦它们的头被捕食者咬了,它们就会在颈部区域填满干细胞,并长出一个新头。
和这些小动物一样,你也曾经是一团万能干细胞。在囊胚阶段,人不过是由100至150个干细胞组成的一小团细胞。
在生物伦理学家看来,这些干细胞是有争议的。因为与多能干细胞不同,唯一获取它们的方式就是从受精胚胎中提取。这就使得干细胞在美国生物伦理立法中成了一个禁忌。
但是现在无需这样做了,我们要感谢山中伸弥和詹姆斯·汤普森,他们开发出了一种方法,能将普通的成体细胞重新转变为万能干细胞(iPS细胞)。
◆ 诱导多能干细胞:点石成金
科学家发现了一种蛋白质混合物,包括Sox2 Oct3 KLF4和cMyc。这些因子在表观遗传学上影响着基因转录,它们无需改变DNA就可以打开或者关闭一长串基因,能将皮肤细胞复原到胚胎状态。
最近,日本医生已经使用了患者皮肤来源的诱导多能干细胞,在一名70岁的老妇人身上抑制了视网膜黄斑变性。他们提取了她的普通皮肤细胞进行重编程,然后将一张视网膜色素上皮细胞薄片植入了她的眼睛。
来自圣地亚哥萨克生物研究学院的另一个团队,也调查了通过基因工程来复制干细胞样效应,从而逆转衰老的可能性。
研究人员发现了一种技术,能促进那些负责人类在子宫内发育的基因表达。他们希望能创造出一种药物,模拟将成体细胞变成干细胞的能力,减少与年龄相关的疾病的风险。
他们的方法带来了让人满意的结果,重编程的人类皮肤细胞又重新变得年轻了。另外,患有早衰症的老鼠也恢复了活力,寿命增加约30%。
但iPS细胞有一定的局限性,不停的细胞分裂可能会导致癌症。这就让我们想到了干细胞的至纯形式:全能干细胞,它直接来自于分裂桑椹胚。
◆ 全能干细胞:人造器官
全能干细胞最大的前景是在实验室培养器官。
想象一下,每次酗酒摧残身体后,你只需要在下次去看医生时,要求换一个新的肝脏。得了心脏病时,你只需要在线选一个新的定制心脏。
听起来像不像科幻小说?其实也不是太遥远了。
在Nature Communications上发表的一项研究中,研究人员用人体干细胞培育出了跳动的心脏组织。他们将皮肤细胞复原到了最初的状态,利用化学信号来诱导它们形成心脏微腔。
这意味着我们能让器官完美匹配我们的身体,而且是遗传学上完全一样的移植器官,不再需要药物来预防免疫排斥。
实际上,一些器官如气管和膀胱,已经在实验室里培养出来了。
总之,我们也许没有像蝾螈那样,天生就具备再生能力。但干细胞给我们提供了实现再生超能力的可能性,让我们有机会去创造新组织、新器官,甚至是新的四肢。
我们目前还无法再生,那么就试着活下去。因为我们已进入医学技术的加速发展期,时间会治愈所有创伤。
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