再生醫(yī)學(xué)的第一性原理

我們把細(xì)胞想象成一輛車(chē)，基因就是這個(gè)車(chē)的發(fā)動(dòng)機(jī)。

基因是所有生命信息的物質(zhì)載體，是一套邏輯，是一套程序，是一套算法。

執(zhí)行這套邏輯，執(zhí)行這套程序執(zhí)行這套算法的就是細(xì)胞。所以我們稱細(xì)胞為生命的載體。

我們以前也不知道人類(lèi)是多細(xì)胞生物，就覺(jué)得自己是一團(tuán)肉而已。直到1665年，羅伯特·虎克發(fā)明了顯微鏡。

他用自制的顯微鏡，觀察一個(gè)軟木的切片，這個(gè)時(shí)候他看見(jiàn)了原來(lái)軟木的切片在顯微鏡下能夠被拆成一個(gè)又一個(gè)的小格子，于是他把這個(gè)小格子定義成“cell”，細(xì)胞。

圖：顯微鏡下的細(xì)胞

但人類(lèi)真正在醫(yī)學(xué)上對(duì)這個(gè)細(xì)胞有本質(zhì)理解，是來(lái)自兩個(gè)德國(guó)科學(xué)家，一個(gè)叫施萊登，一個(gè)叫施旺。他們發(fā)現(xiàn)：細(xì)胞是由細(xì)胞產(chǎn)生的。

簡(jiǎn)單說(shuō)，人是生出來(lái)的，而不是造出來(lái)的。細(xì)胞是由細(xì)胞產(chǎn)生的，這就意味著，不管是癌細(xì)胞或是任何一種細(xì)胞，它必將是由它的上一代細(xì)胞變成的。

癌細(xì)胞是由正常細(xì)胞變成的，而癌細(xì)胞也可以變成其他的下一代的癌細(xì)胞。

這個(gè)“細(xì)胞一變二”的簡(jiǎn)單道理，卻是今天所有再生醫(yī)學(xué)的大道真理。

人類(lèi)之所以覺(jué)得我們開(kāi)始接近永生，很大程度上是因?yàn)榘岩恍┘?xì)胞逆轉(zhuǎn)為具備干細(xì)胞特性上取得了一些進(jìn)展。

永生的秘密

我們?yōu)槭裁磿?huì)老，我們?yōu)槭裁磿?huì)死，我們?yōu)槭裁床荒軌蛴郎?？其本質(zhì)上講，是因?yàn)?strong>我們?cè)趶膯渭?xì)胞向多細(xì)胞的演化過(guò)程中，喪失了細(xì)胞分化的全能性。

舉個(gè)例子，為什么我們成人再學(xué)一個(gè)外語(yǔ)會(huì)很難？是因?yàn)槟阋呀?jīng)被你的母語(yǔ)馴化，你的肌肉群只有講母語(yǔ)才會(huì)舒服，這個(gè)時(shí)候再形成一種新的肌肉記憶是非常困難的。

很多歐洲的小國(guó)家，比如比利時(shí)的人通常都會(huì)講3~4國(guó)的語(yǔ)言?？勘钡臅?huì)講荷蘭語(yǔ)，靠中部的會(huì)講德語(yǔ)，靠南部的會(huì)講法語(yǔ)，他們自己可能還會(huì)再學(xué)習(xí)英語(yǔ)。但是這是他們?cè)诜浅Ｐ〉臅r(shí)候就已經(jīng)學(xué)會(huì)了的。

單細(xì)胞沒(méi)有分工，所以它什么都要會(huì)，什么都能變。社會(huì)分工程度越高的群體，其中的每一個(gè)組織就越智慧，從而只能允許個(gè)體進(jìn)行一個(gè)專門(mén)的事。

人類(lèi)因?yàn)檠莼眠^(guò)于高等，我們身上越來(lái)越多的細(xì)胞喪失了分化的全能性。

從單細(xì)胞到多細(xì)胞這個(gè)過(guò)程中伴隨著單個(gè)細(xì)胞多樣化的丟失，但群體的配合卻使得這個(gè)物種的基因可以快速地從本體繁育再到體外去繁育，換言之這也是我們一種演化的策略。

俗話說(shuō)無(wú)心插柳柳成蔭。我們養(yǎng)個(gè)綠蘿，只要掐一個(gè)綠蘿往水里一放，它就可以生根發(fā)芽，繁榮地一直長(zhǎng)下去。

大家聽(tīng)過(guò)植物得癌癥嗎？好像沒(méi)聽(tīng)說(shuō)過(guò)。植物的任何一個(gè)細(xì)胞都具備著分化的全能性，這就是無(wú)心插柳柳成蔭的一個(gè)根本的要素。

當(dāng)植物長(zhǎng)出了癌癥細(xì)胞的時(shí)候，其實(shí)無(wú)所謂。因?yàn)樗恳粋€(gè)細(xì)胞換言之都是癌細(xì)胞，或者說(shuō)它的細(xì)胞之間可以對(duì)調(diào)，所以植物某種程度上講是不得癌癥的。

圖：樹(shù)瘤

一種愈傷組織，在樹(shù)木受傷后，由細(xì)胞無(wú)性繁殖形成的

切掉尾巴以后，蚯蚓總會(huì)按照自己喜歡的方式長(zhǎng)出另一半。因?yàn)樗幕驎?huì)通過(guò)一系列的程序調(diào)動(dòng)它目前殘存的一些物質(zhì)，快速對(duì)身體進(jìn)行修復(fù)。低等的蝸蟲(chóng)、線蟲(chóng)都有這個(gè)本事。

再高一等，比如說(shuō)到螃蟹，我們從環(huán)節(jié)動(dòng)物走到了節(jié)肢動(dòng)物，螃蟹能干什么呢？長(zhǎng)鉗子，掉一個(gè)鉗子自己可以長(zhǎng)一個(gè)鉗子。

往上升，升到我們的脊椎動(dòng)物，比如說(shuō)，爬行動(dòng)物壁虎，壁虎會(huì)干什么？會(huì)斷尾巴，來(lái)獲得它的生存。如果壓住了它的尾巴，為了逃命它會(huì)丟卒保車(chē)。

再給大家看一個(gè)動(dòng)物，裸鼴鼠（見(jiàn)下圖）。長(zhǎng)得非常丑，但它有種很神奇的特點(diǎn)：它是一種長(zhǎng)壽而無(wú)癌的動(dòng)物。

這個(gè)動(dòng)物我們距今發(fā)現(xiàn)也就是30多年，挖出來(lái)的那只裸鼴鼠還保持著年輕化的特性。

圖：裸鼴鼠

我們推測(cè)它的壽命能達(dá)到40~50年。老鼠只能活1~5年，同樣都是嚙齒類(lèi)的，它為什么可以一直活呢？

因?yàn)樗须p層的細(xì)胞來(lái)保證它不得癌癥，如果有一層細(xì)胞得了癌癥，它就會(huì)用第1層細(xì)胞把它對(duì)調(diào)。然后第2層繼續(xù)變成雙層。

就像《侏羅紀(jì)世紀(jì)》里面的一句臺(tái)詞：生命總會(huì)找到出口。隨著物種越來(lái)越高等，它細(xì)胞分化的選擇性是在減弱的，但是大家各有各自的解決辦法。

人為什么會(huì)衰老和死亡

一旦精子進(jìn)入卵子，受精卵形成，就會(huì)開(kāi)始細(xì)胞分裂：一個(gè)受精卵變二，二變四，四變八，到八細(xì)胞階段的時(shí)候，都是細(xì)胞均值分化階段。

我們通常做試管嬰兒的時(shí)候，最早可以在第3天也就是八細(xì)胞階段做移植。

但絕大部分人也會(huì)選擇更加穩(wěn)妥的方案，再讓它走一步，繼續(xù)等待差不多5天之后就進(jìn)入到了囊胚期，這個(gè)期間的細(xì)胞都稱之為胚胎干細(xì)胞。

圖：受精卵形成與細(xì)胞發(fā)育

胚胎干細(xì)胞可以做很多的分化。即使變成了成人，也依然有自己的成體干細(xì)胞，從而可以誘導(dǎo)成誘導(dǎo)型多功能干細(xì)胞。這個(gè)干細(xì)胞的機(jī)能和胚胎干細(xì)胞的機(jī)能差不多相當(dāng)于90%左右。

我們希望從成人體內(nèi)能夠找到一個(gè)盡量接近于胚胎干細(xì)胞的這樣一個(gè)細(xì)胞，以實(shí)現(xiàn)生命的可逆。

這個(gè)過(guò)程非常復(fù)雜，人類(lèi)的細(xì)胞在外胚層已經(jīng)分化成了不同的器官或組織的類(lèi)型。

比如說(shuō)外胚層會(huì)變成神經(jīng)管，會(huì)變成神經(jīng)嵴，會(huì)變成表皮，神經(jīng)管又可以變成中樞神經(jīng)系統(tǒng)，周?chē)窠?jīng)系統(tǒng)。神經(jīng)嵴變成了我們的牙還有面部的各種軟骨。

再往下是我們的內(nèi)胚層，然后內(nèi)胚層就變成造血干細(xì)胞。定型內(nèi)胚層會(huì)演化成我們體內(nèi)的大部分的器官。

然后就是我們的血液系統(tǒng)。我們是從造血干細(xì)胞變成了兩類(lèi)，一類(lèi)變成血液，還有一類(lèi)則變成淋巴，它們分別是負(fù)責(zé)循環(huán)和保衛(wèi)。

現(xiàn)在越來(lái)越多成人會(huì)去存儲(chǔ)自己的白細(xì)胞，因?yàn)槲磥?lái)疫治療，最好的方式就是用你年輕的時(shí)候的免疫細(xì)胞，把它誘導(dǎo)成這可以對(duì)付癌癥的細(xì)胞。

人類(lèi)就是這樣從一個(gè)受精卵，經(jīng)過(guò)大概40周逐步變成一個(gè)成體的人。這個(gè)過(guò)程中我們細(xì)胞的全能性也在逐漸地降低、分化，最后成為了一個(gè)有多個(gè)器官，多個(gè)組織，200多種終末細(xì)胞的一個(gè)人類(lèi)個(gè)體。這是人類(lèi)細(xì)胞分化的全過(guò)程。

我們會(huì)衰老，其原因就是在于我們的細(xì)胞的凋亡和老化是不可避免的。

我們的紅細(xì)胞基本上120天就要更新一次，我們有時(shí)候搓臉，覺(jué)得有很多死皮掉下來(lái)，其實(shí)是我們的表皮細(xì)胞壽終正寢了。

有很多腫瘤在我們年輕的時(shí)候不發(fā)作，老的時(shí)候發(fā)作，就是因?yàn)槲覀凅w內(nèi)的免疫細(xì)胞老了。它們是一群跑不動(dòng)的警察了，跟不上腫瘤這種逃逸和轉(zhuǎn)化的速度，就變成了細(xì)胞的衰老和死亡。

長(zhǎng)壽的障礙

不能再生的神經(jīng)細(xì)胞

任何器官都可能發(fā)生類(lèi)似癌癥一樣的病變，但有一種細(xì)胞很不一樣，就是我們的神經(jīng)細(xì)胞。

神經(jīng)細(xì)胞是一種沒(méi)有生命周期、高度分化、終生不再分裂的細(xì)胞。

圖：神經(jīng)元細(xì)胞

神經(jīng)細(xì)胞長(zhǎng)得非常奇怪，我們叫做樹(shù)突狀的細(xì)胞。它周?chē)L(zhǎng)出了很多的突觸，這些突觸是干嘛的呢？這些突觸的連接恰如我們一個(gè)晶體管里面的0或1，它是決定通或不通。

我今天能認(rèn)識(shí)梁冬老師，就是因?yàn)樗膱D像以某一種方式傳遞給了我，而我以一種神經(jīng)元的連接方式把這個(gè)事情記下來(lái)了。

下次我看見(jiàn)梁冬老師，同樣的圖像信號(hào)重新讓我連接到這個(gè)神經(jīng)元，我就知道這是梁冬老師。

大家現(xiàn)在明白神經(jīng)細(xì)胞，為什么不能隨便再生了吧。如果神經(jīng)細(xì)胞也隨便再生，我們就記不住任何東西了。

剛剛建立起來(lái)的神經(jīng)元就像我們下圍棋下成一個(gè)殘局，你把它洗了重新下，那么前一盤(pán)棋下成什么樣我就忘掉了。所以神經(jīng)細(xì)胞不能再生是人類(lèi)有長(zhǎng)期記憶的基礎(chǔ)。

醫(yī)學(xué)界至今依然比較頭大的就是中樞神經(jīng)系統(tǒng)的退行性疾病，最典型的就是阿爾茲海默癥和帕金森。

神經(jīng)細(xì)胞不能再生，而且這個(gè)系統(tǒng)被保護(hù)得太好了。如果大腦神經(jīng)出了問(wèn)題，因?yàn)橛醒X屏障，就算給人體打藥，但這些藥物進(jìn)不到我們的腦脊液，也就是說(shuō)不能進(jìn)入到我們的大腦去起作用。

腫瘤我們已經(jīng)研究得很透徹了，只是說(shuō)今天還沒(méi)有足夠多便宜的藥物去對(duì)抗腫瘤。神經(jīng)性退行性疾病就是導(dǎo)致人類(lèi)死亡的下一個(gè)死神。

然而生命科學(xué)唯一不例外的就是例外，我們現(xiàn)在研究的就是怎么樣神經(jīng)細(xì)胞能夠重新再生。

但是到今天為止，我們沒(méi)有任何人知道阿爾茲海默的真正成因，我們只是知道這個(gè)病的診斷標(biāo)準(zhǔn)。我們認(rèn)為有可能通過(guò)干細(xì)胞來(lái)促使它重新生長(zhǎng)，是一個(gè)可能的道理，但也未必就一定搞得定。

解決腫瘤問(wèn)題，人類(lèi)壽命平均能提高到90歲，解決阿爾茲海默問(wèn)題，我們就看見(jiàn)了人類(lèi)集體走到100歲的希望。

這就是我看得見(jiàn)的這個(gè)世紀(jì)我們能見(jiàn)到的百歲人生的夢(mèng)想。

. 未完待續(xù) .

生命3.0 ：正在發(fā)生的未來(lái)系列 

講者：尹燁

文字轉(zhuǎn)錄：陳暉

編輯：Lake