干細胞研究，開辟國民健康的新突破口

　　國家發改委5月10日發布關于印發《“十四五”生物經濟發展規劃》的通知，其中多處涉及有關干細胞治療的內容。

　　例如，發展基因診療、干細胞治療、免疫細胞治療等新技術，強化產學研用協同聯動；建設干細胞和細胞免疫治療產品等質量及安全性評價技術平臺；將對開展臨床應用的干細胞、細胞免疫治療制定完善技術規范；鼓勵依托自貿區等在細胞治療等領域開展改革試點，等等。

　　對干細胞的理論認識和生產實踐，正在成為近年來國民健康的新突破口。

　　干細胞是人體內具有“超強再生能力”的一類細胞，能夠快速、大量地復制，并分化成具有功能的成熟細胞，為機體保持活力和損傷修復保駕護航。在胚胎、幼年、青壯年時期，干細胞在各個組織的分布呈現上升趨勢，但在衰老過程中，干細胞會越來越少，這也可能是衰老的主要原因。因此，干細胞研究可以為腦萎縮、生殖病及衰老病等新問題提供潛在的解決方案。

　　干細胞是細胞生物學近年來的新方向，不同于經典的細胞研究模型，干細胞模型具有三個最重要的特征：超強再生；可定向誘導成為一定類型的細胞；胞內成分變化劇烈。因此，它為重新認識細胞的命運變化，發現細胞生物學的規律，提供了新的研究模型。

　　近年來，中國給予干細胞研究大力支持。科技部每年投入巨資，由其下屬“中國生物技術發展中心-醫藥處”組織干細胞項目論證與執行，推動干細胞研究與轉化，在國際同行中積極引領“干性維持”、“干性與分化調控”機制等眾多方向。科技部近日發布的“干細胞研究與器官修復”等重點專項2022年度項目申報指南，重點專項涵蓋了干細胞治療新冠肺炎等相關領域。

　　我國科學家一直在積極開拓干細胞研究。例如中科院動物研究所干細胞與生殖生物學國家重點實驗室首創了“國家干細胞庫”并制定了我國的干細胞實驗標準，為干細胞的理論研究與轉化建立規則與體系，實現我國與國際干細胞體系的接軌；中科院生物物理研究所在國際精尖成像技術的引領下，在干細胞與RNA維持干性、系統分化的機制研究獲得突破，如單獨一個RNA分子就可以將上皮細胞轉變為視神經細胞，為眼功能衰竭、衰退的患者提供新的治療機會；昆明理工大學靈長類轉化醫學院在非人靈長類動物模型的研究比西方國家在哺乳動物模型（如大型家畜豬、牛、羊等）更具前瞻性和創新性。近期，我本人所主導的核糖體研究團隊發現干細胞的命運轉化由其核糖體群體決定，從而提出干細胞治療的新機制和新靶標。正如陳曄光院士近日在《人民日報》撰文：“這些干細胞技術的突破，為我國干細胞研究應用起到推動作用，折射出我國在干細胞領域由‘跟跑’到‘并跑’并向‘領跑’發力的轉變。”

　　干細胞的復制、分裂與再生是所有細胞類型中最快的，其中“胚胎干細胞”是第一名，復制速度達到每天2次；大部分的“成體干細胞”也可以達到每天1次的水平。這樣的速度，為維持細胞的數量、新鮮的活性，都具有重要意義，也為器官再生、器官移植醫學，提供了新的材料與可能。

　　干細胞的本質是劇烈變化和超強再生。隨著動態、活體、超高分辨成像技術的發展，科學家對干細胞的這種劇烈變化過程的了解日益深入。例如生物物理所建立完善的“電子-光學顯微-超高分辨率-立體-活體-高通量”體系，真正觀察到細胞的活體、動態過程，并捕捉了超高分辨率的圖像，可以看到細胞內最微小、最豐富的細胞元件——直徑25~30納米的核糖體，發現了干細胞是細胞學研究中客觀性、動態性和重要性很高的模型。因其細胞活性、各種反應的時空尺度和最前沿的成像系統的分辨率非常吻合，目前科學家們可以看到分鐘級、微米級的大反應，也可以看到秒-毫秒級、納米級的細微反應，提示干細胞的細胞模型是對“活著的細胞”的認知和“動態的細胞學理論”，將細胞學理論提升到更寬闊、更活體的水平。

　　干細胞的核心部位是神經系統與生殖系統，是物質、能量最活躍的器官。其中，以大腦為核心的神經系統是人體最活躍的組織器官，是對機體環境變化最敏感的器官，也是最耗能、耗物質的人體部分，其每天消耗30%~70%的葡萄糖攝入和30%~50%的高能化合物腺嘌呤核苷三磷酸（ATP）。

　　不同于其他器官的生、長、老、病，神經系統的細胞種類多而鏈接復雜導致其生得慢、長得少、老得隱秘、病得多樣，是衰老疾病中對生活質量影響最大、最難克服的疾病。干細胞在神經系統的儲存和激活，隨著研究進展，越來越發現是突破理論的切入點，特別是神經干細胞、誘導重編程的神經細胞、胚胎來源的神經細胞，都提示神經細胞的損傷和衰老可以再修復，甚至再生。

　　生殖系統是所有物種進行繁衍最重要的部位，反映機體最強健的功能、最活躍的代謝。機體損傷后，最直接、快速的退化，往往都是生殖系統病變，也是此次新冠疫情最早表現出的后遺癥。從2020年起在英國、意大利和西班牙的兒童身上就有報道生殖系統受到病毒感染的威脅，法國科學家今年早期的相關研究也顯示病毒感染后的青少年在成長期的大腦老化并降低生育能力。

　　最新的研究發現機體的急性損傷和病毒感染后易出現腦萎縮、生殖病等后遺癥。國際科研期刊《自然》今年3月的一項研究報道，785名參試者中近年來病毒感染愈后的病人（絕大多數都是輕癥病人）較對照組大腦平均萎縮了0.2%~2%，對大腦認知功能的損害相當于提前衰老了1~10歲。這使人想到1918至1920年5億人感染、2千萬人死亡的西班牙流感中幸存下來的患者后來患上了帕金森病。感官減退是許多病毒感染的主要癥狀，也是神經退行性疾病——帕金森病和阿爾茨海默病的初期表現。

　　干細胞研究為解決這些問題提出新的理論和方案。干細胞的新理論進步與轉化方案是“再生醫學”的新鮮血液，對正常衰老和損傷導致的機體老化都具有很好的應用前景。細胞是生物的基本單位，每個機體都是從一個細胞逐漸分裂、發育來的。從細胞的再生，到器官的再生，到組織的再生，始終是以細胞為基礎的。干細胞研究，正是這樣一個理論與實踐平臺，為人類的健康燃起一盞新的燈。

　　（作者系中國科學院生物物理研究所研究員、“干細胞及轉化”國家重點研發計劃首席科學家）