人体器官是怎样克隆出来的？

金羊网-羊城晚报(王艇)： 近几日，一则“五年内克隆出所有的人体器官”的消息引来不少争论，一些科学家也先后发表了自己的见解。其实，自从1998年首次分离人多能性干细胞以来，有关干细胞研究的科学意义及其可能带来的法律、伦理学问题就一直没有离开过公众的视线。想一想，人类将能够通过替换衰老或患病的器官比如心脏来延长寿命，或是植入体外培养的胰岛细胞治疗糖尿病，甚至可以复制、移植人脑而改变你是你、我是我的定义，而且这科幻小说般的“生物炼金术”，据说数年内就要幻梦成真，怎能不让人惊喜？可是，兴奋之余读者也难免会问：

人体器官究竟是怎样克隆出来的？

要回答这个问题，首先需要了解人体细胞的分化。所谓分化是指细胞发展为具特定结构、能行使一定功能的细胞类型的过程。伴随分化，细胞借助复杂的调控方式会将一些基因激活，而同时把另外的一些基因抑制。精子和卵细胞在输卵管内融合形成受精卵后的第4天，也就是胚胎抵达子宫后进入囊胚期时，细胞才开始发生第一次不可逆转的分化。随后是原肠胚期，此时遗传信息开始被大量转录和表达，胚胎开始为构建未来的器官和组织做准备。原肠胚的外胚层将发育成上皮细胞、脑神经元和色素细胞，中胚层发育成心肌、骨骼肌、平滑肌、肾小管细胞和红细胞，而内胚层发育出胰、肺和甲状腺细胞，直至成人体内多达200余种的细胞类型。所以说，受精卵很特殊，本领十分全面，它具有生成人体所需的各种细胞和组织的能力，也就是“全能性”。至于那些分化了的细胞，虽然能根据各自的特长去行使功能，但是已丧失发育分化出其它细胞类型的潜能。出生之后，人体细胞的生长基本是为了维持机体的平衡，器官或组织一旦受损、衰竭，就无法再生。

令人鼓舞的是，科学家们在人体内发现了一种很特别的细胞———干细胞。它不仅能够自我更新，而且经过培养还可以分化出其他类型的细胞。美国威斯康星-梅迪森大学的汤姆逊在1998年第一次从人胚胎中分离到多能性干细胞，并且通过体外培养建立起细胞系。接着在同一年，约翰霍普金斯大学的基尔哈特又从生长了5-10周的胎儿体内将要发育为性腺的组织中获得多能性干细胞。多能性干细胞不仅能自我更新，而且还能像受精卵一样分化出身体所需要的各种特化细胞。这显示有了它就有可能制造出心、胰、神经系统及其他组织或器官的替代品。随后的研究人员在成人的血中也发现了干细胞，但是这类干细胞仅限于分化出血中的特定细胞，不能再生成其他组织的细胞。近两年来干细胞研究又有新突破，科学家们不仅进一步扩大了干细胞的来源，从以前认为不含干细胞的组织(例如脂肪组织)中找到了干细胞，而且还能把源于一组织的干细胞分化成其他组织的细胞类型。比如，用骨髓造血干细胞培育出具神经元特征的细胞。

神奇的干细胞为治疗一些疑难疾病提供了崭新途径。我们知道，I型糖尿病的病因是免疫系统错把患者自身分泌胰岛素的胰岛细胞当成“外来入侵者”消灭掉，结果导致胰岛素缺乏，葡萄糖不能进入细胞而在血液中积累造成糖尿病。以往只能靠注射胰岛素维持病人的生命。德国和加拿大的学者近来提出利用胚胎干细胞治疗I型糖尿病。首先在体外培育足量的胚胎干细胞，经特殊的非免疫原性化合物处理后，再把这些细胞分化为胰岛细胞移植进病人胰脏。这些经处理的胰岛细胞不再被免疫系统识别、破坏，从而恢复胰岛素供应，治愈糖尿病。该项研究已取得初步成功。另外，通过把干细胞移植进心脏与脑以修复心肌和治疗帕金森症的工作也在进行。

和干细胞有关的另一个引人瞩目的研究领域就是组织工程。组织工程是利用构成组织和器官的基本材料细胞以及为细胞生长提供场所的支架材料，在体内或体外制造生物组织或器官的高新技术。它的基本过程是，先用相容性好且将来能逐步被细胞吸收掉的材料(例如天然胶原蛋白或合成的聚乙二醇)根据所要培育的组织或器官的三维结构设计、构建出一个基本“骨架”，然后把在体外培养、增殖的细胞附着到“骨架”上，待细胞和“骨架”长成稳定的复合体后，再把它们移植入机体；伴随着细胞的继续生长和分化“骨架”被渐渐消化，最终再生出具有特定形态和功能的新的组织或器官。这项技术的关键是能够获得足量的具再生能力的细胞，而干细胞能自我更新、分化和持续增殖的特性恰恰满足了组织工程的需要。目前，国外已有了人造骨骼、软骨、血管、皮肤及神经等多种组织并开始进行体内试验，我国也有培育出人耳廓样软骨———即“人造耳”的报道。人工再造复杂组织和器官正在展示出璀璨的前景。

然而，必须指出的是，干细胞的开发和应用仍面临诸多挑战。首先，现有的研究大都是在模式动物身上开展的，由动物实验到人体应用还有很大距离；第二，干细胞的分离鉴定和体外培养技术还不完善；第三，必须充分估计体外培育的细胞、组织和器官在移植进人体后所要经受的免疫排斥考验；最后，控制干细胞定向分化仍是难题。已经发现，培养条件的微小变化都会改变干细胞发育出的细胞类型。移植到体内后，干细胞能分化成所期望的细胞固然诱人，但是它也有失控变成肿瘤的危险。这些都是我们在为干细胞的研究成果欢欣鼓舞时，还需冷静思考的问题。

摘自：《新浪网》

2002.08.26