由于人体细胞的再生能力比预期更加多样，科学家们不得不重新考虑干细胞的研究方法。在过去的三年里，荷兰Hubrecht研究所的研究人员一直在辛苦地对老鼠心脏中发现的所有增殖细胞进行分类和绘制图谱，为了寻找心脏干细胞。理论上而言，心脏干细胞应该能够修复受损的心肌，所以找到心脏干细胞也会面临极大的风险。由于这项研究涉及到以前的研究，所以引起了科学家们激烈的争论，并且最近有许多人呼吁撤回30多篇伪造数据的论文。《美国国家科学院院刊》(Proceedings of the National Academy of Sciences)计划公布Hubrecht团队的研究结果：根本没有心脏干细胞存在的证据。
博科园-科学科普：这一结论证实了该领域研究人员长期以来的怀疑，它触及了一个更深层次的核心问题——干细胞意味着什么。科技技术的革新揭示出可塑性和异质性细胞群体如何形成，一些研究人员已经将“干细胞”视为细胞类别的定义特征，转变为许多类型的细胞都能发挥或贡献的一种功能。20世纪50年代和60年代，在骨髓中的干细胞首次被科学家识别，当时研究干细胞目的是为了了解和治疗二战后辐射带给人体的伤害。血液干细胞非常罕见，分裂速度缓慢，能够自我更新和分化成血液中任何一种特殊细胞类型。干细胞就像维持着人体血细胞数量的储藏库，并能帮助机体对损伤做出反应。
干细胞能够产生出多种类型的细胞，然而许多分化的成年组织细胞在适当的条件下能够表现出茎状细胞的特性。图片：Lucy Reading-Ikkanda/Quanta Magazine
当干细胞受到辐射时，就会死亡，人体无法重新复活它们——但骨髓移植(含有干细胞)能够让系统再生。由于干细胞与人体愈合和恢复相关联，其他组织中的干细胞成为研究人员和医生梦寐以求的研究对象，从而找到治疗各种疾病的方法。然而现实并不总是遂人心愿，身体其他成年组织中的干细胞被识别出来：皮肤、毛囊、肠道，以及先前发现的骨骼中。这些干细胞也可以自我更新，产生组织的各种细胞系。但除此之外看起来与血液干细胞非常不同：基因表达不同，蛋白质和表面标记也不同，分裂方式与分裂速度也不相同。20世纪90年代科学家们分离出了胚胎干细胞，这些干细胞比成人组织中的干细胞更强大，能够成为人体中的任何一种细胞类型。
大约在同一时期，科学家们开始研究癌症干细胞在肿瘤生长中扮演何种角色。2006年研究人员成功地将分化的结缔组织细胞转化为具有胚胎干细胞通用性的诱导多能干细胞(iPSCs)。这一结果表明，茎状细胞可以被诱导。根据分子遗传学家汉斯·克利弗斯(Hans Clevers)的说法，这些发现背后隐藏着一个假设，即全身的干细胞与骨髓中的干细胞一样，是一种宝贵、固定、神奇的实体。事实上，第一次从血液干细胞获得的信息已经为科学家研究其他组织干细胞注入了色彩，有时，这种认识方式使实验受到了极大限制。
1、组织修复的多种途径
许多组织可以通过非常巧妙的方式进行自我修复，并且方法不固定。在血液中，干细胞数量少是唯一的再生方式，但在实体组织中，情况并非总是如此。干细胞本身就与众不同：例如它们的分裂速度更快，而且具有独特的分子结构，需要特殊的方法来识别它们。对组织特异性标志物依赖的争论原因之一是心脏干细胞是否存在，以及为什么确定其他类型的干细胞存在如此困难。此外当实体组织中的干细胞被破坏时，组织中更特殊的细胞往往可以恢复到类似于干细胞的状态，代替干细胞接管修复功能。因此细胞具有高度可塑性、较小固定性。
哈佛大学医学院(Harvard Medical School)和马萨诸塞州总医院(Massachusetts General Hospital)的血液学家、干细胞研究人员乔纳森•霍加特(Jonathan Hoggatt)表示：越来越多的证据表明，我们的身体能够对损伤做出独立于我们所认为的典型干细胞群反应。这在肾、肺、胃和肠在内的许多器官中得到证实。最引人注目的是，一些组织(心脏之外)似乎没有干细胞群。成年肝脏没有干细胞，但它分化的细胞在需要的时候可以发挥干细胞的作用。克利夫斯说：从本质上讲，肝脏中的每一个细胞都有可能表现得像干细胞。
发现特定组织如何执行其干细胞功能比识别单个干细胞更有用，各种细胞维持组织的方式构成了干细胞，而不是任何一种细胞类型或实体。应该坚持“真正的”干细胞的精准定义，而不是一个模糊的范围，从而阻碍研究进展。事实上研究人员发现，即使是那些“真正的”干细胞，其效力和行为也各不相同。霍加特说：发现，在我们认为相当同质的人群中，存在着更多的异质性。
2、可疑的干细胞，虚假的治疗
随着区分干细胞与其他开始分化的细胞变得越来越困难，研究人员有必要重新审视以前的研究。美国国立卫生研究院专注于骨骼系统的生物学家帕梅拉•罗比(Pamela Robey)认为：新发现的骨骼干细胞实际上可能是祖细胞——干细胞分化程度略高的后代。她认为，真正的骨骼干细胞更为罕见，仍需鉴定。人们很容易欺骗自己，以为自己拥有真正的干细胞，但事实可能并非如此。当涉及到所谓的间充质干细胞时，争论也就接踵而至。间充质干细胞是一种最初从骨髓中提取出来的种类繁多、功能强大的干细胞，但它们并不制造血细胞。
目前大多数研究人员根本不认为它们是干细胞(许多人已经不再这么称呼它们了)，由于它们像谜一般的身份和功能使它们具备了被利用的条件。未经批准的干细胞诊所利用其漏洞，用无效、未经证实和潜在危险的治疗方法治疗数千人。事实上，只有少数干细胞疗法被美国食品和药物管理局(Food and Drug Administration允许使用可认证的干细胞，而且这些疗法都涉及某种形式的骨髓或血细胞移植。
但对于适当遵守规则的科学家来说，干细胞的广泛定义对医学来说可能是个好消息：这意味着再生疗法不再需要只针对干细胞群体。相反他们可以利用更多的分化细胞来满足干细胞同样的标准。一些研究人员已经决定，在研发涉及活细胞的新药时，根本不考虑使用干细胞，这让生活更简单。展望未来，我们必须更加开放，接受这样一个事实——理论上，任何细胞都可以成为干细胞。
博科园-科学科普｜参考期刊文献:《美国国家科学院院刊》《细胞》(Cell),《Natural》
文：Jordana Cepelewicz/Quanta magazine/Quanta Newsletter
DOI：doi.org/10.1016/j.cell.2018.07.029
DOI：10.1038/d41586-018-06756-9
发表于 2018-12-14 02:40
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