羊水中的第二生命

李　杨

美国科学家新成果的进步在于，它证明了从羊水中抽取的干细胞与从胚胎中萃取的干细胞品质非常接近

再生医学的一项新进展近日吸引了公众的眼球——

美国科学家发现孕妇的羊水中含1%的干细胞。通过干预，这种干细胞在培养皿中被成功诱导成神经细胞、肌肉细胞等其他种类的细胞组织。然后，科学家将羊水干细胞分化出的神经细胞植入脑部受损的小鼠患部，发现受损脑部的细胞得到重建，部分脑功能得以恢复；将分化出的骨细胞植入小鼠体内，成功长出骨组织；分化出的肝脏细胞能起到分泌作用。

这项研究由美国韦克福雷斯特大学和哈佛大学的科学家共同进行。研究者在《自然生物技术》杂志上发表文章说，他们已经在有保护胎儿作用的羊水中找到了丰富的干细胞，并利用这些干细胞培育出包括脑、肝和骨在内的多种类型的组织细胞。

“我们希望这些干细胞可以在组织修复和器官移植方面大显身手。”韦克福雷斯特大学再生医学研究所所长、这项研究的带头人安东尼•阿塔拉对本刊说。

长期以来，从胚胎中抽取干细胞会破坏胚胎，胚胎干细胞的研究一直受到限制，干细胞的来源也非常有限。因此，研究人员试图找到与胚胎干细胞类似的干细胞作为替代品。经过7年研究，美国科学家发现，提取自羊水的干细胞与胚胎中萃取的干细胞品质非常接近，而且最大的优势是提取过程不会对母体和胎儿造成伤害。

更加令人兴奋的是，阿塔拉说，他们比较确切地发现这些干细胞来自于胎儿本身而不是母亲。

“不管怎么样，我认为阿塔拉博士的研究将干细胞研究推向了一个崭新的高度。”美国干细胞先进技术公司首席科学家罗伯特•蓝泽说。

灵感来自胎儿羊水检查

众所周知，干细胞是一种具有自我更新、高度增殖和多向分化潜能的细胞，它可以再生成各种组织器官甚至克隆人体，因此医学界又称之为“万用细胞”。科学工作者将干细胞分为两类：胚胎干细胞和成体干细胞。胚胎干细胞是从受精卵刚刚发育出的胚胎中提取的，“可塑性”最强，可以生长成人体超过220种的组织细胞。成体干细胞存在于大部分的组织细胞里，如骨髓干细胞、神经干细胞、肝脏干细胞、皮肤干细胞、脂肪干细胞等。研究表明，成体干细胞发育的多向性和增殖能力都远远不如胚胎干细胞。

“这也是为什么研究者钟爱胚胎干细胞的原因所在。”国家863计划“干细胞与组织工程”专家组首席科学家、军事医学科学院干细胞与再生医学研究中心主任裴雪涛说，各种干细胞的发育年龄是不一样的。发育年龄越早的干细胞发育方向越多，增殖能力越强。由于胚胎干细胞来源少以及伦理上的限制，研究者希望能够找到成体干细胞中发育年龄尽可能早的干细胞，或者说更接近于胚胎干细胞的成体干细胞。于是，科学家就注意到胎盘以及脐带血，再往前推，就很自然想到了羊水。

医学界早就知道，胎儿在母体中也存在新陈代谢，也有细胞脱落，脱落的细胞就存在于羊水中。因此，医生往往通过羊膜穿刺技术取得羊水，以检测胎儿是否患有先天缺陷。裴雪涛说，既然羊水中存在胎儿脱落的细胞，那么这些细胞中就有可能存在干细胞，而这种干细胞的发育年龄要比脐带血和胎盘更早。

阿塔拉说：“长久以来，我们早就知道羊水中含有多潜能的祖细胞，我们也一直在探索是否有可能从中提取到真正的干细胞，研究显示，羊水干细胞确实存在。”

那么，羊水干细胞到底是胚胎干细胞，还是成体干细胞，或者说它的性能更接近于哪一种呢？“它处于胚胎干细胞和成体干细胞的中间状态。”阿塔拉说，从孕妇羊水中提取的干细胞，有别于胚胎干细胞或成体干细胞，却兼俱这两种干细胞的功能。羊水干细胞可能处在胚胎干细胞向成体干细胞过渡的阶段上，因为它在实验中表达了两类干细胞的标记蛋白。

裴雪涛认为，羊水干细胞是一个不均一的群体，因为并不知道羊水中的干细胞是什么时候脱落的，以及是从什么组织里脱落下来的，科学家也就难以确定它是早期胚胎干细胞还是成体干细胞。

品质接近胚胎干细胞

“可以肯定的是，羊水中的干细胞具有胚胎干细胞的品质。”阿塔拉指出，“目前，我们还不清楚羊水干细胞到底能分化成多少种细胞，现在我们尝试分化和培育的每一种细胞都取得了成功。而且这些细胞也通过了功能测试，这表明它们的医用价值。”

事实上，在羊水中找到干细胞，美国科学家并非首例。瑞士苏黎世大学西蒙•赫斯特鲁普博士在2006年11月举行的美国心脏协会会议上曾宣称，他已成功利用羊水干细胞培育出心瓣膜细胞。

实验过程是这样的：在羊水诊断时，利用插入子宫的探针获取羊水。接下来，从羊水中分离出胎儿干细胞，置于实验盘上，再放到一种生物塑胶上进行培养。4到6周以后，12个心瓣膜就培育完成了。研究员对培育出的心瓣膜在实验室环境下进行了测试，结果表明一切功能正常。

瑞士科学家的发现没有立刻引起公众的极大兴趣，除了赫斯特鲁普的报告至今尚未在权威科学杂志上公开发表以外，还有一个重要原因。

裴雪涛说，从成体干细胞中培养出人体组织在科学界并不鲜见。几年前曾有科学家从脂肪干细胞中培育出多种人体组织。就在2006年4月，阿塔拉和他的同事曾利用实验室培养出来的活组织为7位年轻病人进行了膀胱再造。瑞士科学家只是证明了羊水干细胞能做心脏瓣膜，找到了心脏瓣膜种子细胞的来源。

但美国科学家的研究前进了一大步，他们的特殊贡献是，证明羊水干细胞非常接近胚胎干细胞的性能，表明人类发现了发育年龄更早，性能更接近胚胎干细胞且用途更广的干细胞新来源。在胚胎干细胞研究受到种种限制的今天，找到了一种胚胎干细胞的替代品。

阿塔拉说，实验发现，羊水干细胞和胚胎干细胞一样，能在培养皿中存活数年，而普通的体细胞则只能存活很短时间。这种干细胞繁殖很快，每36小时数量就翻一倍。这一过程不需要其他细胞的参与，而且不产生肿瘤，在这一点上羊水干细胞甚至胜过胚胎干细胞。基于它们在可塑性、生长能力上的突出表现，相信它们与胚胎干细胞更为相似。

研究与美国现行政策密切相关

裴雪涛说，羊水干细胞研究在美国取得进展与美国对胚胎干细胞的一些政策密切相关。正是由于联邦政府对胚胎干细胞研究的一些限制，才凸显了羊水干细胞发现的重大意义。

事实上，从1998年美国科学家首次从胚胎中成功分离出干细胞以来，这一领域就被冠上了“为科研目的而杀害可能形成的人”的罪名。

2001年美国总统布什曾颁令禁止以联邦经费资助胚胎干细胞研究。因此，美国关于胚胎干细胞的所有研究经费都不是来自联邦基金，而是来自一些州政府的基金，以及一些私营企业或大型基金。这一政策紧紧束缚了科学家的手脚，根据这项政策，科学家们只能使用在2000年8月9日之前采集的21个人类胚胎干细胞系，但他们需要更多的干细胞系。他们解释说目前可使用的细胞系部分已经开始腐烂或受到污染。

然而，布什并未因此在这一问题上做出丝毫让步。2006年7月19日，布什首次动用否决权，否决了国会参众两院通过的支持人类胚胎干细胞研究的议案。

2007年1月11日，美国国会众议院以253票对174票的压倒性多数投票结果，支持用联邦研究经费支持人类胚胎干细胞研究。虽然相比于2005年5月，众议院对同一方案以238票对194票通过，这次的投票结果是一次进步，但要达到推翻总统否决权需要的三分之二多数票，目前还缺少30多张赞成票。

有消息说，美国国会参议院有望在2月召开的会议上通过同样的方案，但布什仍然有可能继续否决这一议案。

1月中旬，白宫国内政策委员会发布一份新闻公告，呼吁促进以不损坏人类胚胎的替代方式来提取干细胞进行研究。白宫官员暗示，总统可能即将发布执行这一议案的行政命令。

正是在这样的背景下，羊水干细胞的发现才具有了特别重大的意义——羊水干细胞只需从孕妇的子宫抽取，对母体和胎儿均无害，可免除道德争议。

不过，哈佛大学干细胞研究人员乔治•大力博士认为，有关人类胚胎干细胞研究的争议不会因为此次羊水干细胞的研究发现而从此偃旗息鼓。羊水干细胞有足够的理由成为研究的新宠，但它们不能成为胚胎干细胞的替代品，胚胎干细胞研究的突破可以帮助解决许多关于早期人类发展的有趣问题，而羊水干细胞研究则不能。