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幹細胞與人類永生之夢

永生似乎是全人類最終極的夢想

永生之夢源於對疾病、衰老乃至於死亡的恐懼,畢竟不論是錦衣玉食的權貴還是窮困潦倒的貧民,都無法脫離生老病死的自然法則,誰都希望自己可以永葆青春,不用忍受病痛及死亡之苦。對於底層人民,他們還要為生計奮鬥,永生對他們來說只是一個美好的幻想。而對於那些衣食無憂,位高權重的上流階層來說,維持生計已不是問題,同時巨大權勢與財富又那麼令人不舍,永恆的榮華富貴是如此的誘人,於是以這群人為首,一場歷經千年,轟轟烈烈尋求永生的馬拉鬆開始了。

神話故事中,上古英雄后羿從西王母處求得長生不老葯,最後被嫦娥偷食,最後上演了一場奔月神話;古巴比倫王者吉爾伽美什為了摯友復生,歷經千辛萬苦尋得不死仙草,最後仙草在他洗澡時被蛇吞吃;印度天神與阿修羅合作攪動乳海以獲得不死甘露,最後天神矇騙阿修羅自己獨佔甘露。

至於古代帝王追尋永生更是身體力行,秦始皇派徐福出海尋訪仙山以獲得長生不老葯,漢武帝作承露盤求取雲表之露和玉屑同飲以求長生,英國王者亞瑟王派遣圓桌騎士尋找曾被耶穌使用的聖杯,而相傳喝下聖杯所盛之水便可獲得永生。

不難看出,不管是東方還是西方,每當帝王坐穩王位,尋求永生總會出現在計劃表當中。

科學的萌芽出現時,東西方又表現出了驚人的相似,東方的煉丹術以五金、八石、三黃為原料煉製金丹,以期服下後祛病延年,只可惜天不遂人願,許多煉丹方士甚至帝王服下「金丹」後一命嗚呼,有人發現這些人死多時後面目仍是「栩栩如生」,反倒使人們發現重金屬成分可用於防腐,其它著名的發明隨著煉丹被人們發現,其中有代表性的有黑火藥和豆腐等。西方的鍊金術中重要的一部分便是製造賢者之石以製作長生不老葯及萬靈藥。雖然製作出的藥物常常因含有大量重金屬而含有劇毒,但是醫學和化學等領域也在這個過程中獲得了長足的進步,比如過去醫學中常用的紅藥水便是含紅汞的藥水,而鍊金術師們對元素的定義也為後世元素周期表的制定打下了基礎。

時間來到近現代,顯微鏡、X光、抗生素這些里程碑式的發明一件件出現,人類對於生命的認識從過去的懵懂迷信漸漸變得清晰起來,生命與死亡神秘的面紗被一層層揭開,永生之法的追尋又翻開了新的一頁。

現代科學對於永生之法有了眉目了嗎?

現代的科學雖然有了高速的發展,許多過去的絕症已不再令人絕望,人類的平均壽命也不斷延長,但人類還是不會滿足於此,畢竟癌症、心血管病等疾病還是如洪水猛獸一般,生離死別依然天天上演。衰老依舊不可逆轉,依然是高堂明鏡悲白髮,朝如青絲暮成雪。那麼,現代科學對於永生之法有了眉目了么?以下便列舉幾種。

人體凍存技術

首先有曲線救國方法的,既然現在沒法永生,那麼想辦法把自己「保存」到人類擁有足夠技術的那一天也不失為一種好辦法,於是人體凍存技術應運而生。

傳統的冷凍方法會使細胞中的一部分水分先凝固為冰晶,這會使餘下尚未凝固的水分中溶質濃度升高,也就是部分結冰的飲料喝起來會更甜的原理,但細胞內溶質濃度升高導致了滲透壓急劇升高,從而對引起細胞皺縮、破壞,同時,生成的冰晶就像一把把鋒利的匕首,對細胞膜、細胞器產生巨大損傷,從而造成細胞破壞。

而研究發現如果將細胞中的水分置換為其它較為粘稠的凍存保護液,同時快速降溫,可以使細胞內液體進入玻璃態,避免冰晶形成,在保持細胞冷凍的同時保護了細胞的結構。這一方法被稱為玻璃化凍存技術,目前多用於凍存細胞比如卵細胞或胚胎細胞。

但將這項技術用於人體僅僅是理論上可行,雖然人體凍存尚未被主流科學界認可,受到很多質疑,但世界各地仍有許多機構開展了人體凍存。

早在上個世紀六十年代,物理學家James·Bedford立下遺囑,要求凍存自己,他於1967年1月12日死於肺癌,去世後工作人員將其遺體凍存,這也是世界第一例人體凍存。之後類似人體凍存機構在世界各地開始出現,迄今為止大約已有上百人處於這種凍存狀態。

在中國也出現了類似的人體凍存機構,並且已經進行了數例凍存。選擇凍存人群包括絕症患者,希望將來解凍後能夠治癒疾病,當然也有人希望通過這種方式達到類似於「永生」的狀態。

雖然目前還沒有人體凍存後解凍復甦成功的案例,但是這種把自己寄託於科技發展,相信未來有一天人類的科學進步能讓他們重新蘇醒、祛除他們的病痛,恢復他們的青春。這種把希望寄託於未來的行為,卻也讓人感受到一種別樣的悲壯和浪漫。

話說回來,由於人體整體凍存費用昂貴,有些凍存機構推出了價格優惠只凍存人頭或人腦的選項,還真有一些科學家選擇了這種服務,以此方法保存自己的知識或者思想,為科學獻身的精神也顯得更加硬核。

端粒

其次便是端粒的發現。端粒是存在於真核細胞線狀染色體末端的一小段DNA-蛋白質複合體,它的作用是保持染色體的完整性和控制細胞分裂周期。端粒的長度隨著細胞的分裂逐漸縮短,它可做不到「一尺之棰,日取其半,萬世不竭」,當細胞複製幾十代後,端粒長度縮小到一定程度就會喪失功能,染色體末端暴露,同時細胞會啟動凋亡機制,導致細胞死亡,這也被稱為Hayflick極限。

有學說認為,端粒就類似生命的時鐘,端粒的長短決定了生命的長短。那麼是否有辦法讓端粒保持其長度呢?

答案是肯定的,在一部分生物的細胞中存在端粒酶,它可以修復端粒的缺損,延長端粒的長度,使得細胞複製得以延續。

好了,我們是否已經可以皆大歡喜,永生問題得以解決,只要讓人不斷補充端粒酶,使細胞無限複製下去,人類便可以長生不老?

答案顯然是否定的。因為自然界中有這麼一類細胞,它含有很高的端粒酶含量,擁有近乎無限的複製能力,幾乎可以說是永生的。

是不是感覺挺熟悉的,沒錯,這類細胞叫做腫瘤細胞,腫瘤細胞擁有近乎無限的複製能力,以最為著名的海拉細胞(HeLa)為例,1951年,美國婦女Henrietta Lacks不幸罹患子宮頸癌,主治醫生採集了一部分腫瘤細胞標本,但在之後的研究中,醫生髮現取得的腫瘤細胞擁有近乎無限的複製能力,並將其命名為海拉細胞。過了60多年直至今天,海拉細胞仍在全球各地的實驗室里不斷複製著。細胞DNA的複製並不是100%準確的,每次複製都會有些許的偏差,當細胞不斷複製,錯誤不斷累積就容易引起致命的突變。

所以細胞的自我凋亡機制可以看成是一種自我保護機制。當正常細胞擁有了無限的複製能力,就更容易變為不受控制的腫瘤細胞。

端粒的研究是人類在永生化研究中邁出的重要一步,但是端粒縮短也並不是衰老的唯一原因。舉例來說,細胞複製引起端粒縮短,但人體中也存在不會分裂的永久性細胞,如心肌細胞和神經細胞等,這些細胞當然也會衰老凋亡,這就會涉及到其他機制。同時,也有研究發現,端粒長度過長會增加染色體的不穩定性,所以端粒長度要維持在剛剛好的程度才能保證正常功能。所以,通過控制端粒長度達到永生目前來說還是差得很遠。

順帶一提,對於端粒和端粒酶的研究獲得了2009年諾貝爾獎,於是許多保健品公司就開始打著諾貝爾獎的旗幟開始推銷端粒酶產品,一時之間各種端粒酶廣告紛至沓來,一段時間後卻又消失的無影無蹤,廠商們又去追逐別的熱點,不禁讓人莞爾。

幹細胞

最後便是如今非常火熱的幹細胞研究了。幹細胞,顧名思義,如果將上皮細胞、神經細胞、肌細胞這些已經發育成熟的細胞看成樹上一片片樹葉,那麼幹細胞就相當於可以長出不同樹葉的枝幹。

樹的枝幹也有粗細,幹細胞的分化能力也各有不同,比如造血幹細胞只能分化為紅細胞、白細胞、血小板等血液細胞;而間充質幹細胞則能分化為成骨細胞、軟骨細胞、脂肪細胞、肝細胞等不同類別的細胞。

因此,幹細胞擁有著極高的臨床價值。

造血幹細胞已經在臨床上被用於治療難以治癒的血液疾病,骨髓移植主要就是移植其中的骨髓造血幹細胞。同時,大量的間充質幹細胞臨床試驗也正在進行,其中包括糖尿病、心肌病、風濕病等許多疑難疾病。不僅如此,間充質幹細胞除了能夠分化為多種細胞,自身也能分泌多種生長因子促進周圍組織生長,因此其在美容抗衰老方面也有著非常大的潛力。

間充質幹細胞的來源包括骨髓、脂肪、臍帶胎盤組織等。骨髓是傳統的間充質幹細胞來源,但獲取幹細胞時需要進行有創操作;從脂肪組織中提取間充質幹細胞雖然也是有創操作,但是可以和抽脂手術結合,在抽取脂肪減肥瘦身的同時獲取幹細胞用於抗衰老或是疾病治療,也是一件一舉兩得的美事;胎盤、羊膜、臍帶中含有豐富的間充質幹細胞。特別的是,這類來源幹細胞即使是異體使用,也幾乎不會引起嚴重的排異反應,同時胎盤與臍帶本身就是隨嬰兒一起娩出,不需要對人體進行有創操作,獲取來源穩定,因此具有很高的臨床應用價值。

間充質幹細胞的使用思路也很多,有使其在體外分化為成體細胞構建人造組織的,也有將其植入人體疾病部位以修復病變組織的,更有創意的是將幹細胞與其他生物材料結合直接在體外構建人工器官。

這樣看來,幹細胞研究如果成熟,永生似乎也可以實現。當人體組織受損,便用幹細胞修復損傷部位,若是器官損傷嚴重則直接把器官替換為幹細胞構建的人造器官,許多賽博朋克作品中描述的電子生化器官興許也能成為現實,這樣不僅人能青春永駐、遠離疾病,甚至能比之前擁有更強的身體機能。

當然,理想很豐滿,現實卻是幹細胞的研究還遠遠未成熟,如何精準調控幹細胞分化、如何保持幹細胞分化活力、如何體外構建組織器官部位等許多基本原理仍在摸索階段。前段時間炒的沸沸揚揚的中國富翁去烏克蘭利用幹細胞「一針續命」也被認為只是一場媒體炒作。但至少,幹細胞技術臨床應用於疾病治療的那一天正在漸漸到來,許多身患不治之症的病人也將看到希望。

雖然曙光似乎已經初現,但永生之夢的實現仍遙遙無期

人類依舊要繼續重複著生老病死的輪迴。但是有限的生命依然會孕育出無限的可能性,也就是無數人追求的生如夏花之絢爛,死如秋葉之靜美。生與死終究是自然的規律,但這也並不代表追求永生的無意義。回頭看去,在追求永生的過程中無數新理念、新技術問世,歷史的進程在這個過程中被改變,人類的生命也在這個過程中變得更好,以有涯求無涯的精神不應只得到殆已的結論。

況且,永生並不是人類追求生命奧秘的終點,正所謂夏蟲不可以語冰,也許當人類真正登上了永生這一階段,對於生命、對於死亡,人類又會有新的認識、新的出發點,會有一扇新世界的大門將向人類敞開也未可知呢。

參考資料

1.https://en.wikipedia.org/wiki/James_Bedford

2.https://en.wikipedia.org/wiki/HeLa

3.Rivera T, Haggblom C, Cosconati S, et al. A balance between elongation and trimming regulates telomere stability in stem cells[J]. Nature Structural & Molecular Biology, 2017, 24(1):30-39.

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