干細(xì)胞對(duì)于很多人來(lái)說(shuō)都不是一個(gè)陌生的詞匯，胚胎干細(xì)胞、全能干細(xì)胞……我們熟知的干細(xì)胞是一切生命之源，它賦予我們精細(xì)而復(fù)雜的身體，并讓各部分擁有各自的功能，協(xié)調(diào)統(tǒng)一共同運(yùn)作。讓我們能呼吸、睡眠、歡笑、思考……在疾病來(lái)臨之時(shí)，干細(xì)胞又給予我們重新再來(lái)一次的希望，自體或者異體造血干細(xì)胞移植已經(jīng)成為很多血液系統(tǒng)疾病的根治良藥。很多研究者也曾想過(guò)在別的系統(tǒng)上嘗試干細(xì)胞的治療，然而一切都只是夢(mèng)境。不過(guò)好消息是最近哈佛醫(yī)學(xué)院的科學(xué)家Kajstura在人的肺里發(fā)現(xiàn)了干細(xì)胞。這一結(jié)果讓我們看到肺部干細(xì)胞臨床應(yīng)用的美好前景——肺的干細(xì)胞治療，也許不再是夢(mèng)境。

    在胚胎發(fā)育的第5周，人的肺臟開(kāi)始發(fā)育。在左右氣管的末端各有一個(gè)由上皮細(xì)胞組成的肺芽。肺芽迅速生長(zhǎng)分支成樹(shù)枝狀，終于到胚胎第6個(gè)月時(shí)，分支進(jìn)行到17支，此時(shí)出現(xiàn)了終末細(xì)支氣管、呼吸性細(xì)支氣管、肺泡管和肺泡囊。然而除了層層分級(jí)的呼吸“管道”，一個(gè)成熟的肺臟還需要有與呼吸“管道”伴行的血管才能實(shí)現(xiàn)氣血交換的功能。難道肺的發(fā)生需要上皮層和間充質(zhì)層的同時(shí)參與？這顯然不符合胚胎發(fā)育的邏輯，在人體內(nèi)應(yīng)該存在一種能分化成肺泡上皮、各種支持組織以及毛細(xì)血管的細(xì)胞，而這就是傳說(shuō)中的干細(xì)胞。

    類似證明傳染病病原體的科赫原則，想要證明成年人體內(nèi)存在肺干細(xì)胞需要兩個(gè)步驟：第一，體外培養(yǎng)：分離出肺干細(xì)胞，將這些細(xì)胞在體外培養(yǎng)進(jìn)行傳代，觀察這些細(xì)胞的生物學(xué)特性。第二，體內(nèi)移植：將肺干細(xì)胞移植到免疫抑制小鼠體內(nèi)，再進(jìn)一步觀察這些細(xì)胞在小鼠體內(nèi)的學(xué)特性。Kajstura等人的實(shí)驗(yàn)包含了體內(nèi)和體外兩個(gè)部分。

    研究者首先明確了干細(xì)胞的定義：具有自我更新（self-renewal）即能無(wú)限增殖分裂，并能在體外培養(yǎng)形成集落（clonogenicity），同時(shí)具有向多個(gè)方向分化潛能（multipotentiality）的細(xì)胞，由此得出干細(xì)胞的三大特性：自我更新、集落形成和多分化潛能。然后研究者確定了肺干細(xì)胞的篩選標(biāo)準(zhǔn)——干細(xì)胞抗原c-kit（CD117）。c-kit是一種存在于干細(xì)胞上的表面抗原，目前已在造血干細(xì)胞和心臟干細(xì)胞表面都發(fā)現(xiàn)有表達(dá)。于是根據(jù)這個(gè)表面抗原，研究者從人的肺組織標(biāo)本中獲得了c-kit陽(yáng)性的細(xì)胞。然后將這些細(xì)胞放置到Terasaki培養(yǎng)基中培養(yǎng)，3到4周后，得到了多細(xì)胞克隆。之后又將克隆得到的細(xì)胞進(jìn)行c-kit檢測(cè)，結(jié)果為全陽(yáng)性。說(shuō)明克隆細(xì)胞保持了原有細(xì)胞的特性。從而證明了c-kit陽(yáng)性細(xì)胞的自我更新和集落形成的能力。另外，實(shí)驗(yàn)中還觀察到，c-kit陽(yáng)性的細(xì)胞也具有干細(xì)胞的對(duì)稱性和非對(duì)稱性兩種分裂方式。如果將c-kit陽(yáng)性的細(xì)胞置于地塞米松環(huán)境中，這些細(xì)胞會(huì)失去了c-kit抗原決定簇，表達(dá)上皮和血管源細(xì)胞的蛋白，這說(shuō)明c-kit細(xì)胞具有多能分化的潛能。至此，干細(xì)胞的三大特性以應(yīng)俱全，c-kit陽(yáng)性細(xì)胞榮登肺干細(xì)胞的寶座。

    在體外實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，研究者進(jìn)一步用類似干細(xì)胞移植的體內(nèi)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證c-kit陽(yáng)性細(xì)胞的生物學(xué)性質(zhì)。干細(xì)胞移植的“受體”是部分肺組織被低溫?fù)p傷的免疫抑制的老鼠，而移植的供體則是c-kit陽(yáng)性的肺干細(xì)胞。實(shí)驗(yàn)者將人肺干細(xì)胞注入老鼠受損部位附近的肺臟，定期觀察老鼠體內(nèi)c-kit陽(yáng)性細(xì)胞的增殖、分化“行為”。在干細(xì)胞移植后12到48小時(shí)老鼠體內(nèi)的人肺干細(xì)胞就開(kāi)始非對(duì)稱的方式進(jìn)行分裂，移植后的10到14天，在受損區(qū)域就出現(xiàn)了完整的人肺實(shí)質(zhì)組織，包括細(xì)支氣管、肺泡和肺血管。這些結(jié)果也證明了c-kit陽(yáng)性細(xì)胞在體內(nèi)的肺干細(xì)胞特性。

    那么這些定向分化而來(lái)的組織是否具有肺組織的正常功能呢？在肺干細(xì)胞移植后的14天，研究者用若丹明（一種色素）標(biāo)記的葡聚糖對(duì)離體狀態(tài)下的肺進(jìn)行“灌注”，以顯示出各級(jí)呼吸道，然后再讓c-kit陽(yáng)性的新生成的肺組織的肺泡上皮和毛細(xì)血管顯像。這樣一來(lái)用雙光子顯微鏡就可以同時(shí)觀察到新生成的肺泡（若丹明陽(yáng)性，c-kit陽(yáng)性）和毛細(xì)血管（c-kit陽(yáng)性），也就可以觀察出這兩個(gè)結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系。研究發(fā)現(xiàn)新生成的肺組織的肺泡和毛細(xì)血管之間的連接緊密，而且新生成的毛細(xì)血管壁和原有毛細(xì)血管壁之間也存在直接連接。這表面新生成的肺組織已經(jīng)具備了正常的肺組織的完整的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，但研究結(jié)果卻并未直接證明新生成組織的肺通氣換氣功能。

    最終研究通過(guò)體外實(shí)驗(yàn)證明了人體肺部c-kit陽(yáng)性細(xì)胞的干細(xì)胞潛能，并在體內(nèi)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ椭袑?shí)現(xiàn)了c-kit陽(yáng)性細(xì)胞的增殖分化過(guò)程。值得欣喜的是，研究者并未止步于肺干細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)階段，而是將目光放眼到了臨床應(yīng)用。

    究竟在人體內(nèi)存在多少c-kit陽(yáng)性的肺干細(xì)胞呢？這些干細(xì)胞又在肺組織的什么地方呢？研究者發(fā)現(xiàn)在成年人的肺內(nèi)，每24，000個(gè)細(xì)胞中有1個(gè)是肺干細(xì)胞。79%的肺干細(xì)胞分布在細(xì)支氣管中，而剩下的21%則存在在肺泡內(nèi)。總體來(lái)說(shuō)就是每10cm3坍塌的肺組織中存在7700個(gè)人肺干細(xì)胞。

    在臨床過(guò)程中很難保證單細(xì)胞來(lái)源的克隆移植，那么非單細(xì)胞來(lái)源的克隆干細(xì)胞移植能在體內(nèi)分化出肺組織么？于是，在體內(nèi)實(shí)驗(yàn)中研究者分別選擇了單細(xì)胞來(lái)源和非單細(xì)胞來(lái)源的肺干細(xì)胞克隆作為移植細(xì)胞，并且兩種細(xì)胞都能在體內(nèi)分化為人的肺實(shí)質(zhì)組織。該結(jié)果恰恰給肺干細(xì)胞移植的臨床應(yīng)用提供了希望。

    這個(gè)關(guān)于肺干細(xì)胞的研究不僅證明了c-kit陽(yáng)性細(xì)胞的體外干細(xì)胞特性，還在體內(nèi)試驗(yàn)?zāi)Ｐ椭凶C明了這種細(xì)胞的干細(xì)胞特性，同時(shí)為肺干細(xì)胞今后的臨床應(yīng)用前景提供了一些實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備。但我認(rèn)為從肺干細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)到最終真正應(yīng)用到臨床的干細(xì)胞移植還需要很多后續(xù)實(shí)驗(yàn)的補(bǔ)充。首先要解決的問(wèn)題是，肺干細(xì)胞移植的有效性如何？即由肺干細(xì)胞分化而成的新生肺組織是否具有正常肺組織的生理功能？其次，肺干細(xì)胞移植的可行性又有多少？而對(duì)于有肺部疾患的病人，他們的肺干細(xì)胞是否會(huì)因?yàn)榉尾坎涣嫉奈�環(huán)境而受到影響失去自我增殖和多潛能分化的能力？異體肺干細(xì)胞的移植又能否有自體移植相似的療效？最終，從肺干細(xì)胞分離、培養(yǎng)到最終移植的一系列過(guò)程的具體技術(shù)問(wèn)題……

    總之“路漫漫而修遠(yuǎn)兮，吾將上下而求索。”從基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)到臨床應(yīng)用還有很長(zhǎng)的路要走，但這也是每個(gè)新技術(shù)都必須經(jīng)歷的過(guò)程。肺部干細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)和證實(shí)，將為肺部疾病的治療翻開(kāi)新的篇章。肺的干細(xì)胞治療，不再是夢(mèng)境——也許將在不久的將來(lái)成為現(xiàn)實(shí)。