青霉素实现工业化生产耗时67年，那干细胞呢？

内容启蒙： 李德育

编辑、整理： 暖手

20世纪40年代以前，人类一直未能掌握一种能高效治疗细菌性感染且副作用小的药物。当时若某人患了肺结核，那么就意味着此人不久就会离开人世。为了改变这种局面，科研人员进行了长期探索，然而在这方面所取得的突破性进展却源自一个意外发现。 英国皇家陆军医疗队队长亚历山大·弗莱明（Alexander Fleming）由于一次幸运的过失而发现了青霉素。

▲弗莱明那块被污染的培养基（网络图）

此后一系列临床实验证实了青霉素对链球菌、白喉杆菌等多种细菌感染的疗效，青霉素既能杀死病菌，又不损害人体细胞，1939年二战全面爆发，大量伤员急需治疗，青霉素的生产工艺得到了飞速的发展，1943年，青霉素成为了美国的第二重要高端研究项目（唯一排在它前面的是核计划），在诸多研究成果的推动下，开始实现工业化生产。截止1945年6月，青霉素的年产量已经达到了6469亿个单位，美国每个月生产的青霉素能够治愈4万。青霉素挽救了成千上万的伤员及病人的性命，并且开创了百花齐放的抗生素时代。至今，人们在治病时还经常用它，因为它是征服细菌的“克星”，是人类有史以来发现的一种最好的抗菌素。

在人类进化百万年的历程中各种疾病始终与人类相伴。尽管有记载的人类医学至少有几千年了，但过去的几百年是医学发展最快的时期。各种与医学健康相关的发明发现数不胜数，青霉素的发明发现可谓是具有人类里程碑的意义，而随着生命科学的迅速发展，干细胞的研究在近20年也获得了诸多突破和进展。2015年美国CNN选出了19项程碑性的与医学健相关的发明发现，干细胞也位居其中。

▲clinicaltrials.gov网站搜索关键词：干细胞治疗

新数据递增的速度越来越快，在最近几年大量的干细胞研究进展不断涌现，但干细胞生物学并不是一门新生的科学。干细胞的概念最早出现在科学文献中则要追溯于1868年Haeckel提出的用来描述一种负责产生很多种类型的新细胞来修复身体的未特化或者说未分化的细胞的“stamzelle”概念。在干细胞研究领域，全球的科学家，60年间，实现了干细胞从基础到应用的一个又一个里程碑式的突破。这源于科学家对基础科学问题孜孜不倦地探索，虽然它们与人类无直接关联，但政府和社会的支持和鼓励，营造了良好的科研支持环境，促使了干细胞领域科学突破的发生。

干细胞研究的最终目的就是治疗人类疾病，但是我们离这个目标到底有多远呢？事实上，很多年来人们进行干细胞移植(即骨髓移植)来治疗白血病病人，但是自从获得人胚胎干细胞后大多数传媒便把关注焦点集中在这一领域。

第一例子就是利用成体组织特异性干细胞来恢复视力：人眼角膜(cornea)是由位于角膜缘(limbus)的一群干细胞维持的，但是当眼睛遭受化学、机械或热损伤时，这些干细胞被破坏导致角膜维持能力下降，从而允许不透明的眼球结膜(conjunctiva)  侵占角膜留下的空间，最终导致视力丢失，这就是大家所熟知的角膜缘干细胞缺陷症(limbal stem cell deficiency)。人们可以将角膜缘干细胞附着在一小片人羊膜(amniotic membrane)上或者利用在不能发生有丝分裂的饲养细胞中培养的单细胞悬浮液，将它们移植进手术暴露出的受损眼睛的角膜缘，这样这些干细胞能够在它们预期的微环境里再次定居下来，最终恢复视力，而且该技术无需药物来抑制宿主免疫性能，这也意味着植入的细胞不大会遭受免疫排斥。

第二个例子就是治疗心肌梗塞(myocardial  infarction)的干细胞治疗当前也正在出现，如静脉递送体外培养扩增的骨髓来源间充质干细胞(bone marrow derived mesenchymal  stem cell)。间充质干细胞比较好的优势在于它们似乎是低免疫原性的，从而允许异体干细胞移植(allogeneic cell transplantation)。世界上已有上千病人利用体外培养扩增的间充质干细胞进行治疗。

间充质干细胞在1976年，Freidenstein首次发现存在于骨髓中。后研究发现间充质干细胞具有多向分化潜能、造血支持和促进干细胞植入、免疫调控和自我复制等潜能。间充质干细胞被认为最接近临床应用的干细胞产品。

间充质干细胞是继胚胎干细胞、造血干细胞之后的又一科研热点，是一种能够治疗多种系统疾病的“实用型干细胞”：

1999年

美国Horwitz等用间充质干细胞治疗小儿成骨不全和Ⅰ型胶原缺乏

2002年

美国O·N·Koc等用间充质干细胞治疗粘多糖病

2003年

意大利Mazzini等用间充质干细胞治疗肌营养不良性侧索硬化症

法国Fouillard等用间充质干细胞治疗再生障碍性贫血

2005年

美国用间充质干细胞治疗股骨头坏死

韩国用间充质干细胞治疗脑中风

俄罗斯M·F·Rasulov等用间充质干细胞治疗皮肤烧伤

……

2011年

解放军463医院利用间充质干细胞治疗229例脑瘫患者，患者日常生活能力提高，效果明显

2014年

18例再障贫血患者接受广州第十二人民医院的间充质干细胞治疗，总有效率达72.2%

2015年

神经再生胶原支架结合间充质干细胞治疗脊髓损伤进入临床研究

2016年

北医三院利用间充质干细胞治疗早衰症

2017年

64岁的脊髓损伤、下肢瘫痪患者陈双喜，经过间充质干细胞治疗2年后，8月18日在中山大学附属第三医院骨科病房里奇迹般地从轮椅上站起来，并在支具辅助下缓慢迈开脚步，这意味着我国在干细胞治疗脊髓损伤领域获得了新突破。

▲下肢瘫痪患者陈双喜，在支具辅助下缓慢迈开脚步

政策持续升温

截止今年11月28日，随着国家卫计委和国家食药监总局联合发布第二批干细胞临床研究备案机构名单，我国在案允许开展干细胞临床研究机构增至114家。此外，国家食药监总局在上个月发布的通知中表示，CFDA组织相关技术部门和专家起草的《细胞制品研究与评价技术指导原则》预计可在2017年年内正式发布执行。这也意味着，细胞制品在国内的审批注册将有规可循。

干细胞是细胞治疗的重要领域。《药品注册管理办法（修订稿）》和《细胞制品研究与评价技术指导原则》逐渐打通了我国干细胞治疗的上市道路。相信不久的将来，干细胞在国内也会以针对具体适应症的制品上市，干细胞治疗难治性疾病，或许比我们想象中来得更早！

参考文献：

1.http://www.the-scientist.com/?articles.view/articleNo/12717/title/A-Stem-Cell-Legacy--Leroy-Stevens/

2.Stevens, L. C. & Little, C. C. Spontaneous Testicular Teratomas in an Inbred Strain of Mice. Proc Natl Acad Sci U S A 40, 1080-1087 （1954）.

3.Mintz, B. & Illmensee, K. Normal genetically mosaic mice produced from malignant teratocarcinoma cells. Proc Natl Acad Sci U S A 72, 3585-3589 （1975）.

4.Illmensee, K. & Mintz, B. Totipotency and normal differentiation of single teratocarcinoma cells cloned by injection into blastocysts. Proc Natl Acad Sci U S A 73, 549-553 （1976）.

5.Shamblott, M. J. et al. Derivation of pluripotent stem cells from cultured human primordial germ cells. Proc Natl Acad Sci U S A 95, 13726-13731 （1998）.

6.Thomson, J. A. et al. Embryonic stem cell lines derived from human blastocysts. Science 282, 1145-1147 （1998）.

7.Briggs, R. & King, T. J. Transplantation of Living Nuclei From Blastula Cells into Enucleated Frogs' Eggs. Proc Natl Acad Sci U S A 38, 455-463 （1952）.

8.King, T. J. & Briggs, R. Changes in the Nuclei of Differentiating Gastrula Cells, as Demonstrated by Nuclear Transplantation. Proc Natl Acad Sci U S A 41, 321-325 （1955）.

9.Gurdon, J. B. The egg and the nucleus: a battle for supremacy. Development 140, 2449-2456 （2013）.

10.Gurdon, J. B., Elsdale, T. R. & Fischberg, M. Sexually mature individuals of Xenopus laevis from the transplantation of single somatic nuclei. Nature 182, 64-65 （1958）.

11.Gurdon, J. B. Adult frogs derived from the nuclei of single somatic cells. Dev Biol 4, 256-273 （1962）.

12.Campbell, K. H., McWhir, J., Ritchie, W. A. & Wilmut, I. Sheep cloned by nuclear transfer from a cultured cell line. Nature 380, 64-66 （1996）.

13.Sinclair.K.D.C.S.A.;Gutierrez,C.G.;Fisher,P.A.;Lee,J.H.;Rathbone,A.J.;Choi,I.;Campbell,K.H.S.;Gardner,D.S. Healthy ageing of cloned sheep. NATURE COMMUNICATIONS （2016）.

14.Takahashi, K. & Yamanaka, S. Induction of pluripotent stem cells from mouse embryonic and adult fibroblast cultures by defined factors. Cell 126, 663-676 （2006）.

15.干细胞疗法让坐轮椅14年的他奇迹站起来

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