身体的先天再生能力是所有干细胞疗法努力模仿和改进的目标。因此,许多治疗方法的最简单途径可能涉及招募和激活我们组织内已经隐藏的干细胞。一项主要的医学研究工作现在专注于学习在自然伤口愈合过程中指导干细胞行为的微妙化学语言。掌握这种语言在某些情况下可能有助于消除治疗性输注实验室培养的细胞的需求。正确的化学线索甚至可能恢复老年患者细胞的活力。潜在的好处很多,但也存在危险。
为了看到好处,考虑一下过度锻炼后肌肉疼痛的后果。当单个肌肉细胞发出求救信号时,会释放化学信号。干细胞会立即开始修复工作,前往肌肉纤维中的微小撕裂部位。
今年年初,一种新发现的名为Delta的蛋白质被认为可以使小鼠的肌肉构建干细胞恢复活力。斯坦福大学的托马斯·兰多领导的一个小组将老鼠和幼鼠配对,连接它们的循环系统,以便老鼠的血管中流淌着幼鼠的血液。兰多发现,幼鼠血液中的某些物质,据说是Delta蛋白质,使老鼠的干细胞恢复了年轻时的活力水平。
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过去,研究人员通过实验性基因疗法成功地在动物体内再生了肌肉组织,该疗法输送了一种不同的蛋白质,称为胰岛素样生长因子-1(IGF-1)。(事实上,实验效果非常好,以至于引发了人们的担忧,即未来的运动员会进行“基因兴奋剂”。)IGF-1既能触发干细胞活动,当其信号被放大时,还能从远处召唤干细胞到受伤部位。因此,一些研究人员认为,一剂IGF-1可以启动已经循环在血液中或隐藏在心脏内的干细胞的修复,而无需移植干细胞来再生心脏病发作损伤的组织。只要科学家能够了解哪些信号能召唤正确的干细胞来执行任务,类似的方法可能在许多器官或组织中起作用。
但更重要的是,要知道如何在修复完成后关闭干细胞。近年来,干细胞研究中较黑暗的启示之一是与某些类型的癌症有关。已知至少有一种白血病是由骨髓干细胞异常引起的。现在也怀疑某些脑癌、胃癌和乳腺癌是由恶化的干细胞触发的。
一种理论认为,当通常处于休眠状态的干细胞陷入伤口修复模式时,可能会发生这种情况。保持激活状态过久会使干细胞容易发生基因突变,然后它们可能会变成生物学上的噩梦:一种具有干细胞增殖能力的流氓癌细胞。
然而,研究人员已经找到了将干细胞/癌细胞连接转化为患者优势的方法。在动物实验中,干细胞的归巢本能已被用来将“自杀基因”输送到肿瘤细胞,而不会伤害正常组织。癌症和干细胞的物理相似性最近还导致了一种机械测试,可以更容易地在人的血液中找到这两种类型的细胞。当然,为了开启患者自身的治愈能力而广泛尝试解析干细胞的信号语言,也可能会揭示关闭肿瘤细胞的命令。