想要普及干细胞疗法肯定需要一定的时间,但是20年后再回头看,我们肯定会说干细胞技术改变了医学和人类的健康事业。 200810月的一天,年仅31岁的埃德加心脏停止了跳动。 埃德加是美国迈阿密的一名房地产经理,喜欢跳霹雳舞,上高中的时候还曾练过摔跤。发病前不久,埃德加的妻子怀上了第三个孩子,他为此体重增长了不少。他说:“感觉就像我自己也怀孕了一样。”于是有一点锻炼的时候,埃德加感觉喘不过气来了,他坚持让朋友把他送到了医院。结果几分钟之后,他的脉搏就停止了。 这次心脏病发作并没有夺走他的生命,但是心脏上留下的疤痕使心跳减弱了三分之一之多。他再也无力抱起自己的孩子,再也无法跳心爱的霹雳舞,每天晚上入睡时都担心第二天无法醒来。 埃德加对这种生活感到绝望,于是他主动要求成为实验对象,尝试一种非常不寻常的疗法——直接将干细胞注射到心脏中。他回忆这个决定时说道:“我只是选择相信我的医生以及科学,我对自己说这是我唯一的机会了。” 在过去5年间,干细胞疗法的研究者一直在培养皿中、在动物实验中、在人体实验中努力钻研,如今这种超乎想象的先进疗法即将正式推出。 年轻的干细胞疗法 从胚胎中提取的干细胞可以转换成身体中200多种细胞的任何一种,而且理论上来说它们的生存时间与此人的生命一样长,不像其他细胞一样会不断衰亡。干细胞疗法的基本理论很简单:注射进入人体,替代原来的细胞后新生细胞的生存能力可能更强;例如若大脑内的细胞正在坏死,就注射到脑内,同样也可注射进入肌肉、血液、器官、骨骼中。按照相关理论,干细胞可以修复损伤,促发新生,替代已损部位。 干细胞这个概念首次进入大众的视野是在20世纪90年代初,当时有消息称干细胞可能治好退行性疾病阿兹海默症,用干细胞还能培植出新的组织,治好脊柱等重要器官的损伤,因此它吸引了很多人的关注。 相关研究的进展比较缓慢,迈克尔·J·福克斯帕金森症研究基金会是最早支持干细胞研究的组织之一,但是两年前它也撤回了资金支持,理由是他们希望把钱投入到能更快拿出成果、马上缓解帕金森症患者病情的研究中去。 然而,尽管速度不快,研究者们已经逐渐掌握了应该如何高效地使用干细胞、哪种细胞最好、如何让干细胞进入人体,这些成果都是富有突破性的意义的,而且非常先进和实用。 在美国,正在进行中的干细胞临床研究足有4500项,接受治疗的有心脏病患者、盲人、帕金森综合症患者、艾滋病患者、糖尿病患者、血癌患者、脊柱受损患者等等许多人。 加利福尼亚再生医学研究所是加利福尼亚州官方的干细胞研究机构,从2006年开始已向干细胞相关的研究项目授予20亿美元以上的奖励资金,今年他们为10个临床研究招募了实验对象。其研发部门的副主任埃伦·费加尔博士说,初步实验的结果表明干细胞疗法可以确保安全性。现在需要验证的不仅仅是安全性了,“我们需要弄清楚干细胞疗法是否有效,效果与已存的其他疗法相比是否更有优势。” 研究刚起步,却被利欲熏心者利用 不过,有些人对干细胞疗法的反应太过狂热,做出的事已经忽略了科学发展的步伐。2011年,德克萨斯州的政府官员里克·佩里为了治疗脊柱损伤,将成熟干细胞注入了自己的脊柱,为他操作的医生此前从未进行过相关手术,也没有掌握任何有用的数据。还有一些运动员推崇“富血小板血浆”这种干细胞疗法,但是6月份《新英格兰医学期刊》中发表的一篇综述称此疗法的效果与安慰剂差别不大。 还有一些人宣称足病医生认为干细胞疗法能治好姆囊炎,皮肤科专家用干细胞疗法调理出了光滑的肌肤,外国的疗养所使用干细胞疗法治好了各种疑难杂症,其实这些都是传言,患者真正尝试后只会面临很多风险。 华盛顿大学干细胞及再生医学研究所的主任、心血管病理学家查尔斯·墨里博士说,大家听说这些流言后对干细胞疗法的期望值可能变得很高。“不少骗人的网站投放的虚假广告让人以为干细胞疗法已经发展得非常成熟了,只不过现在有些邪恶的医生和政府官员拦着不让大家得到及时的救治罢了。” 事实上,现有的干细胞疗法只有少数几个被证实有效,骨髓移植就是一个。墨里说:“那些网站都是骗人的。” 干细胞领域的学术造假与打假 在干细胞研究人员中,欺骗事件也在上演。 今年,隶属于哈佛大学的布里格姆妇女医院与日本的科学家合作,得到了突破性的成果,他们使用简单的酸浴制造出了强力的干细胞;但是数月之后,因为这项研究牵涉到学术不端行为,《自然》杂志取消了对该研究的报道。而布里格姆妇女医院的另一位干细胞研究者也受到了质疑,《循环》期刊收回了对其一项研究成果的报道,《柳叶刀》期刊也声明对其另一篇论文表示怀疑。 哈佛干细胞研究所的主任、麻省综合医院的肿瘤学家大卫·斯卡顿博士说:“他人的质疑最有利于防止学术不端行为。任何潜力巨大的新兴技术,在发展的过程中都免不了一些混水摸鱼的阴暗活动。” 2001年,布什总统禁止了制造新的胚胎干细胞株,因为当时获取胚胎干细胞的唯一途径要求摧毁胚胎,于是大众开始热烈地探讨以胚胎为代价来发展治病方法是否合乎伦理。 2006年,日本研究者山中伸弥发现了将成熟细胞退化成干细胞的方法,并以此获得了诺贝尔奖。如今,科学家们还会使用胚胎干细胞来作为标准,检测其他干细胞的效果,但是业界不再一味依赖胚胎干细胞了。 干细胞研究的意义广泛 拥有一些基础生理学知识的人才能理解干细胞的功能。 一个人体内的所有细胞所含的DNA都是一样的,不过每个细胞中真正被激活的基因可能不同,于是它们变成了神经细胞或血细胞或其他什么细胞。胚胎干细胞是受精卵分裂出的第一批细胞,它们的寿命与这个胚胎长成的身体是一样的,而且有可能分裂成身体的任何一种细胞。 如果以家谱的形式来排列一个人体内的所有细胞的话,胚胎干细胞就是第一代祖先,第二代是各种不同的干细胞,就是它们后来衍变成了血液、肌肉、脑细胞等等;第三代是更具体的前驱细胞,如心脏细胞的母细胞。 山中博士研究出的混合操作法可将上面的发展过程逆转,如可将皮肤细胞还原成诱导型多功能干细胞。现在研究人员已经可以将被还原的细胞注入人体了,例如将心脏细胞的前驱细胞注入心脏中。 但是,现在的一个主要问题是我们无法判断治疗某种疾病用哪种细胞最好。比如说直接给患者注射胚胎干细胞的话,他有可能被治愈,也有可能完全没效果,还有可能引发畸胎瘤的生长。而且有些疗法的见效时间太长,需要数年的时间才能显现出效果,美国一位下肢瘫痪的女性就在葡萄牙接受了干细胞临床实验,从鼻子处提取了干细胞注射到脊柱里,这次治疗失败了,8年之后该患者又手术从注射部位移除了一个鼻组织形成的肿瘤。而用山中博士的方法获得的干细胞真正用于人体实验,只是从今年9月初开始而已。 不过,除了用于治疗之外,干细胞研究也有利于各种病理研究。使用患者身上取得的细胞,研究人员可以在培养皿中复制和观察疾病的发展过程。 哈佛干细胞研究所的凯文·埃根正在用这种方法来研究肌萎缩侧索硬化症(ALS)。5年前,他从两名濒死的女性患者身上取得了皮肤细胞,二位患者ALS相关基因是同一类型。这些皮肤细胞被还原成干细胞,然后分裂成神经细胞,在此过程中他发现电信号出现了问题:这些细胞无法正常向彼此传送信号,这可能就是ALS患者的神经出现退化的原因所在。 他将这些病变的神经细胞复制了数千次,也实验了数千种药物组合的疗效,试图找到纠正电信号问题的方法。埃根确实发现了一种有潜力的药物,是一种已经通过批准的癫痫药,在今年年底之前应该就会有临床实验给ALS患者用这种药。 当然了,培养皿中养成的神经元同人体中的病变细胞不可同日而语,它们的情况要简单许多,要知道真正的人体细胞是受到数万亿其他细胞和各种系统的交叉影响的。埃根说:“临床实验的一个目标就是确认这种药在患者体内是否也能生效。” 他还说:“这种研究方法在不久的过去还是完全无法想象的。” 从理想到现实的艰难历程 就干细胞疗法来说,目前最大的一个问题是如何降低干细胞疗法的成本。 以心脏病的治疗为例,有些科学家认为向患者的心脏注射他自己的干细胞,修复效果更好;而迈阿密大学的研究发现注射他人的干细胞效果一样好,而且患者的身体不会对外来细胞产生免疫排斥。如果将来的其他研究也支持这一点的话,就意味着不需要考虑对免疫系统的抑制,可以批量生产用于治疗心脏病的干细胞了,价格自然就会降下来。 迈阿密大学跨学科干细胞研究中心的创办人约书亚·黑尔说:“这一点非常重要,如果成了真就意味着我们有了治疗心脏病的现成工具。” 前文提到的埃德加注射的是自身的干细胞,研究人员先抽取了他的骨髓,将其中成熟的骨髓干细胞通过导管直接注入埃德加的心脏。埃德加经过心脏病发作之后,左心室损毁了近三分之一,这是一种遗传性的胆固醇问题造成的。当时研究人员并不知道这些骨髓干细胞生成的后代会不会转化为心肌细胞,也许修复过程并不会顺利,不过现在医生的诊断结果是他的心脏已经正常了不少。 埃德加说,这就够了,现在他能再次跳起霹雳舞了,也能好好履行一个父亲的责任了。“在接受治疗前后,我的生活质量简直有云泥之别。” 但是,我们已经向干细胞研究领域投入了这么多的资金,为什么这样的成功例子并不多呢? 哈佛干细胞研究所的斯卡顿博士说:“一项研究的发展不可能时时都有突破。”他还拿癌症研究作为对比,相关研究可是从1971年就开始了,到现在还没结束。 他说:“我们现在不能说癌症已经被克服了,但是数万人都已经从一个个小突破中受了益,好好活了下来。随着时间的推移,这样的小突破会越积越多。想要普及干细胞疗法肯定需要一定的时间,但是20年后再回头看,我们肯定会说干细胞技术改变了医学和人类的健康事业。”

细胞疗法真相:学术谎言,还是值得期待的科学利器?==The Trials of Stem Cell Therapy

Edgar Irastorza was just 31 when his heart stopped beating in October 2008. A Miami property manager, break-dancer and former high school wrestler, Mr. Irastorza had recently gained weight as his wife’s third pregnancy progressed. “I kind of got pregnant, too,” he said. During a workout one day, he felt short of breath and insisted that friends rush him to the hospital. Minutes later, his pulse flatlined. He survived the heart attack, but the scar tissue that resulted cut his heart’s pumping ability by a third. He couldn’t pick up his children. He couldn’t dance. He fell asleep every night wondering if he would wake up in the morning. Desperation motivated Mr. Irastorza to volunteer for a highly unusual medical research trial: getting stem cells injected directly into his heart. “I just trusted my doctors and the science behind it, and said, ‘This is my only chance,’ ” he said recently. Over the last five years, by studying stem cells in lab dishes, test animals and intrepid patients like Mr. Irastorza, researchers have brought the vague, grandiose promises of stem cell therapies closer to reality. Stem cells broke into the public consciousness in the early 1990s, alluring for their potential to help the body beat back diseases of degeneration Alzheimer’s, and to grow new parts to treat conditions like spinal cord injuries. Progress has been slow. The Michael J. Fox Foundation for Parkinson’s Research, an early supporter of stem cell research, pulled its financial backing two years ago, saying that it preferred to invest in research that was closer to providing immediate help for Parkinson’s disease patients. But researchers have been slowly learning how to best use stem cells, what types to use and how to deliver them to the body — findings that are not singularly transformational, but progressive and pragmatic. As many as 4,500 clinical trials involving stem cells are underway in the United States to treat patients with heart disease, blindness, Parkinson’s, H.I.V., diabetes, blood cancers and spinal cord injuries, among other conditions. Initial studies suggest that stem cell therapy can be delivered safely, said Dr. Ellen Feigal, senior vice president of research and development at the California Institute of Regenerative Medicine, the state stem cell agency, which has awarded more than $2 billion toward stem cell research since 2006 and is enrolling patients in 10 clinical trials this year. In addition to continuing safety research, “now what we want to know is: Will it work, and will it be better than what’s already out there?” Dr. Feigal said. Stem cells harvested from an embryo can turn into any of the body’s 200 cell types and, theoretically, live as long as the body does, unlike most cells. The basic idea of therapies using stem cells is simple: Inject them, for example, into a brain whose cells are dying, and replacement cells could presumably grow. The same would hold true for muscles, blood, organs and bone. In theory, stem cells can make repairs, lead to new growth and replace missing pieces. But enthusiasm for stem cells sometimes outstrips the science. When Gov. Rick Perry of Texas had adult stem cells injected into his spine in 2011 for a back injury, his surgeon had never tried the procedure and had no data to support the experiment. A June review in The New England Journal of Medicine found that “platelet-rich plasma” stem cell therapies praised by a number of athletes worked no better than placebos. And there’s no evidence that podiatrists promising better bunion care, dermatologists offering smoother skin or overseas medical spas peddling miracle cures are doing anything but putting patients at risk. Such public chatter may imply that stem cell research is further advanced than it is, said Dr. Charles Murry, a co-director of the Institute for Stem Cell and Regenerative Medicine at the University of Washington. Slick websites advertising stem cell therapies leave the impression that such treatments are ready to use and that “the only problem is the evil physicians and government, who want to separate people from lifesaving therapies,” said Dr. Murry, a cardiovascular pathologist. In fact, very few therapies beyond bone marrow transplants have been shown to be effective, he said. “Almost every one of these places are charlatans.” Truth stretching happens in the lab, too. This year researchers at the Harvard-affiliated Brigham and Women’s Hospital in Boston, working with Japanese scientists, announced a breakthrough in the creation of powerful stem cells using a simple acid bath. But months later, amid allegations of scientific misconduct, the journal Nature retracted their papers. Questions were also raised about another Brigham stem cell researcher; the journal Circulation withdrew one of his papers, and The Lancet wrote an “expression of concern” about another paper by him. “Nothing other than people’s skepticism can protect them” from the misuse of science, said Dr. David Scadden, a co-director of the Harvard Stem Cell Institute and an oncologist at Massachusetts General Hospital. “That’s true for any emerging technology of great potential; it will have its dark side.” In 2001, President George W. Bush prohibited the creation of new embryonic stem cell lines. At the time, destroying embryos was the only viable way to create stem cells, stimulating vigorous debate about the ethics of developing treatments with them. In 2006, the Japanese researcher Shinya Yamanaka, who later won a Nobel Prize, discovered a way to turn adult cells back into stem cells. Today, scientists still use embryonic stem cells, which are considered the standard against which other stem cells are measured. But the field is much less dependent on them. Understanding how stem cells work requires some basic biology. Every cell in the body has the same set of DNA, although different genetic material may be active in, say, a nerve cell and a blood cell. Embryonic stem cells, derived from the first cells created after conception, can live as long as the body does, with the potential to make every other cell type in the body. If the embryonic stem cell is at the top of every cell’s family tree, the first branches are different kinds of stem cells, like those that give rise to all blood, muscle or brain cells. Below those are even more restricted precursor cells — parents of all heart cells, for example. Dr. Yamanaka’s cocktail allows researchers to reverse that progression, for instance turning a skin cell back into what’s called an induced pluripotent stem cell. Now, researchers can move the reverted cell forward, too, making, say, a precursor cell to inject into a beating heart. But figuring out which type of cell best addresses a particular medical condition remains a major research challenge. For instance, injecting embryonic stem cells into a patient might solve the problem, might do nothing, or might seed a tumor called a teratoma. And it may be years before the outcome is obvious, as in the case of a paraplegic American woman who had stem cells from her nose implanted into her spine as part of a clinical trial in Portugal. The therapy failed, and eight years later, the woman had a tumorlike mass of nasal tissue surgically removed from the implant site, researchers reported this summer. Last week, cells created using Dr. Yamanaka’s method were tested in a person for the first time. Beyond direct therapies, stem cells are also giving researchers new tools in the lab. Using cells created from patients with specific ailments, it’s possible to reproduce and study diseases in a dish. Kevin Eggan, also with the Harvard Stem Cell Institute, uses the technique to study amyotrophic lateral sclerosis, or Lou Gehrig’s disease. Five years ago, he took skin cells from two women dying from the same genetic form of A.L.S. He turned these skin cells into stem cells and then into nerve cells, and noticed an electrical problem: The cells weren’t signaling to one another properly, which was probably causing the neural degeneration that characterizes A.L.S. He replicated these nerve cells thousands of times and then tested thousands of drug compounds to see which would correct the electrical signaling problem. He found a candidate drug — an existing medication approved for epilepsy — that will be tested in A.L.S. patients as soon as the end of this year. To be sure, a neuron in a dish is a far simpler thing than a disease in humans, with our many trillions of cells and interwoven systems. “Part of the study is to now see whether the drug we discovered changes the same electrical problem in the intact patient” as it does in a nerve cell in a dish, Dr. Eggan said. The whole process, he said, “is something that’s never been remotely possible before.” Still to be determined is the most cost-effective way to deliver stem cells. Scientists presumed, for instance, that a patient’s heart would repair itself better when injected with its own stem cells. But the study that Mr. Irastorza volunteered for at the University of Miami showed that patients fared just as well with someone else’s stem cells, and their bodies didn’t mount an immune attack against the cells. If supported by further studies, this means that future patients won’t need immune suppressants, and that stem cells can be made in large batches — and therefore more cheaply. “That’s incredibly important, because that means off-the-shelf therapy is possible,” said Joshua Hare, founding director of the University of Miami’s Interdisciplinary Stem Cell Institute, who led the research trial. Treatment for Mr. Irastorza, who received his own cells, began with the withdrawing of some of his bone marrow. Researchers took adult cells believed to be stem cells from the marrow and then inserted them through a catheter directly into Mr. Irastorza’s heart. About a third of his left ventricle had been destroyed by his heart attack, which was attributed to a hereditary cholesterol problem. It’s impossible to know for sure whether the bone marrow cells’ descendants became heart muscle cells or if repairs were spurred some other way, but today, his doctors tell him his heart is one-third of the way back to normal. It’s enough, Mr. Irastorza said, to allow him to dance again and to be the kind of father he wants to be: “My quality of life is like night and day to before the treatment.” Why, then, are there not more success stories, given all the money poured into stem cell research? “Progress comes in fits and starts,” said Dr. Scadden, of the Harvard Stem Cell Institute, comparing the halting advances in the field to the “war on cancer” declared in 1971. “No one would say it has fully delivered, but many thousands are alive today because of it and the smaller-scale, very real triumphs along the way. And those triumphs increase with every year,” he said. Using stem cells to routinely treat disease “will take time, but when we look back 20 years from now, I think medicine and human health will be transformed by it.”