演講實(shí)錄

       我想和你們講講一個(gè)叫唐娜的病人。在這張照片中，唐娜70多歲，是一個(gè)精力充沛、健康的女人，也是一個(gè)大家族的領(lǐng)袖。但她有心臟病家族史。有一天，她突然感到胸痛。不幸的是，唐娜沒(méi)有尋求醫療救助，而是在床上躺了大約12個(gè)小時(shí)，直到疼痛過(guò)去。后來(lái)又出現胸痛時(shí)，她去看了醫生，心電圖結果顯示她心臟病發(fā)了，也就是“心肌梗塞”。

       這次心梗發(fā)作之后，唐娜的身體大不如前。她的體能逐漸下降，她不能做很多以前喜歡的體育活動(dòng)。漸漸地她不能跟上孫子孫女的地步，而且要走到樓道盡頭去拿信件也變得費勁了。一天，她的孫女過(guò)來(lái)遛狗，發(fā)現奶奶死在椅子上。醫生說(shuō)這是一種繼發(fā)于心力衰竭的心律失常。但我最后要告訴你們的是，唐娜不僅僅是個(gè)普通病人，唐娜是我母親。

       不幸的是，像我們這樣的故事太普遍了。心臟疾病是全世界的頭號殺手。在美國，這是病人入院的最常見(jiàn)原因，也是醫療支出最多的部分。每年，我們花1000多億美元，在這個(gè)國家用于心臟疾病的治療。順便說(shuō)下，這是華盛頓州年度預算的兩倍多。

       是什么使這種疾病如此致命？這一切都是因為心臟是在人體內最缺乏再生能力的器官。當將血液注入心臟壁的冠狀動(dòng)脈中出現血液凝塊時(shí)，心梗就會(huì )發(fā)作。這會(huì )堵塞血流，而心臟肌肉的新陳代謝又非常活躍，所以在血液流動(dòng)中斷后的幾個(gè)小時(shí)內，心臟很快就死了。心臟無(wú)法長(cháng)出新的心肌，它只能通過(guò)形成疤痕而愈合。這讓病人的心肌數量出現了短缺。在太多的人身上，他們的病情已經(jīng)壞到心臟無(wú)法滿(mǎn)足身體對血液流動(dòng)的需求，供求失衡是心力衰竭的癥結所在。

       所以當我和人們談?wù)撨@個(gè)問(wèn)題時(shí)，人們經(jīng)常聳聳肩，然后說(shuō)：“好吧，我們總會(huì )為某件事而死。”

       看起來(lái)我們已經(jīng)對這個(gè)現狀自我放棄了。真是這樣嗎？我覺(jué)得有更好的方法，這種更好的方法是將干細胞作為藥物。

       那么，究竟什么是干細胞？如果你在顯微鏡下觀(guān)察它們，它們只是簡(jiǎn)單的小圓形細胞。但這掩蓋了兩個(gè)顯著(zhù)的特征。首先，它們可以瘋狂地分裂。所以我只需要一個(gè)細胞，一個(gè)月后，我可以把它長(cháng)到數十億個(gè)細胞。第二，它們可以分化或變得更具特性，所以這些簡(jiǎn)單的圓形細胞可以變成皮膚，可以變成大腦，可以變成腎 臟……事實(shí)上，我們體內的一些組織充滿(mǎn)了干細胞。例如，我們的骨髓每天產(chǎn)生數十億個(gè)血細胞。而心臟和其他一些組織就相當穩定，據我們所知，心臟完全缺乏干細胞。所以對于心臟來(lái)說(shuō)，我們必須從外部引進(jìn)干細胞。為此，我們轉向最有效的干細胞類(lèi)型，多能干細胞。多能干細胞可以分化為構成人體的240種細胞中的任何一種。

       這是我的想法：我想培養人類(lèi)多能干細胞，讓它們大量分裂，進(jìn)而分化為心肌細胞，然后把它們從培養皿中拿出來(lái)，再把它們移植到病人的心臟上。我認為新的心肌細胞會(huì )縫合心臟上的傷口，進(jìn)而會(huì )恢復心臟的收縮功能。

       在你們繼續鼓掌之前，我想說(shuō)，這是我20年前的想法。當時(shí)我很年輕，我認為在實(shí)驗室里待上五年可以解決這個(gè)問(wèn)題，我們會(huì )把這個(gè)想法在臨床上變成現實(shí)。我來(lái)告訴你們到底發(fā)生了什么。

       我們開(kāi)始探索將這些多能干細胞轉化為心肌細胞。第一個(gè)實(shí)驗差不多算成功了。我們在培養皿中放了一些跳動(dòng)的人體心臟肌肉，這很酷，因為它表明，原則上我的想法應該可以做到。但當我們開(kāi)始做細胞計數時(shí)，我們發(fā)現1000個(gè)干細胞中只有一個(gè)實(shí)際上變成了心肌細胞。其余的只是大腦細胞、皮膚細胞、軟骨細胞和腸道細胞的混合。如何才能讓一個(gè)能變成任何東西的細胞只變成心肌細胞呢？

       為此，我們轉向了胚胎學(xué)。一個(gè)多世紀以來(lái)，胚胎學(xué)家一直在思考心臟發(fā)育的奧秘。他們給了我們一張類(lèi)似谷歌地圖的東西，表明了如何從一個(gè)受精卵一直發(fā)育出人類(lèi)心血管系統。我們貪婪地使用了所有這些信息，并試圖使人的心血管發(fā)育過(guò)程在一個(gè)培養皿里發(fā)生。我們花了五年時(shí)間，現在，我們可以讓90%的干細胞變成心肌細胞——提高了900倍。這很令人興奮。

       這張幻燈片展示了我們當前的細胞產(chǎn)物。我們的心肌細胞在被稱(chēng)為心臟類(lèi)器官的三維結構中發(fā)育。每個(gè)心臟類(lèi)器官中都有500到1000個(gè)心肌細胞。如果你仔細觀(guān)察，你會(huì )發(fā)現這些小的類(lèi)器官實(shí)際上在運動(dòng)；每個(gè)類(lèi)器官都在獨立地跳動(dòng)。它們還有另一個(gè)小奧秘。我們從太平洋西北部的水母身上提取了一個(gè)基因，我們使用了一種叫做基因組編輯的技術(shù)把這個(gè)基因拼接到干細胞中。這使得我們的心肌細胞每跳動(dòng)一次都會(huì )閃爍綠色。

       現在，我們終于準備好開(kāi)始動(dòng)物實(shí)驗了。我們將心肌細胞移植到有實(shí)驗性心梗發(fā)作的老鼠的心臟里。一個(gè)月后，我焦急地通過(guò)顯微鏡觀(guān)察，想看看長(cháng)出了什么，然而什么都沒(méi)有，一切都死了。

       我們堅持不懈，想出了一種生化雞尾酒，我們稱(chēng)之為“助生雞尾酒”，這足以細胞抗住移植的壓力而存活下來(lái)。現在當我通過(guò)顯微鏡看的時(shí)候，我能看到這些新鮮的、年輕的人類(lèi)心肌在受傷的老鼠心臟壁上生長(cháng)。這變得非常令人興奮。

       下一個(gè)問(wèn)題是：這種新的肌肉會(huì )與心臟的其他部分同步跳動(dòng)嗎？要回答這個(gè)問(wèn)題，我們又回頭研究含有水母基因的細胞。我們基本上就把這些細胞當做太空探測器一樣來(lái)使用，我們把它們放到一個(gè)陌生的環(huán)境中，通過(guò)返還給我們的閃爍信號，來(lái)了解它們的生物活性。你們現在看到的是一個(gè)放大的豚鼠心臟的黑白圖像，這顆心臟受了傷，然后接受了三輪的人體心肌移植。

       你們可以看到那些斜行的白線(xiàn)。每條白線(xiàn)里面都有幾百萬(wàn)人類(lèi)心肌細胞。當我開(kāi)始放視頻的時(shí)候，你們就可以看到我們通過(guò)顯微鏡看到的那些景象。細胞在閃爍，而且它們在同步閃爍，通過(guò)受傷的心臟壁傳回來(lái)。這是什么意思？這意味著(zhù)細胞是活的，它們很好，它們在跳動(dòng)，它們已經(jīng)成功融為一體了，它們在同步跳動(dòng)。

       但還有更有意思的事情。如果你看底部的線(xiàn)條，這是豚鼠心臟的心電圖。如果你把閃光和心跳排成一行，如圖所示，你看到的是一對一的完美對應。換言之，豚鼠自身的心臟正在主導，而人體心肌細胞則是亦步亦趨的跟隨著(zhù)，就像好士兵一樣。

       我們目前的研究已經(jīng)進(jìn)入了我所認為的和人類(lèi)最相近的動(dòng)物實(shí)驗階段，那就是獼猴實(shí)驗。下一張幻燈片是一幅顯微圖像，展示了一只實(shí)驗性心梗發(fā)作的獼猴心臟，然后被注射了鹽水。這基本上就像安慰劑治療，顯示疾病的自然發(fā)生過(guò)程。獼猴的心肌呈紅色，藍色部分，你可以看到心臟病引起的疤痕組織。當你看著(zhù)這張圖時(shí)，你會(huì )發(fā)現心室壁的一部分肌肉有很大的缺陷。不難想象這顆心臟在起搏時(shí)會(huì )有多么大的阻礙。

       相反，這是顆接受干細胞治療的心臟。同樣的，你可以看到猴子的心肌是紅色的，但是很難看到藍色的疤痕組織，那是因為我們用了人類(lèi)的心肌去恢復了它，我們重新有了一扇漂亮豐滿(mǎn)的心室壁。

       讓我們花點(diǎn)時(shí)間回顧一下。我已經(jīng)向你展示了我們的干細胞以及它們分化成心肌細胞的過(guò)程。我們已經(jīng)學(xué)會(huì )了如何在移植后保持它們的活力，我們已經(jīng)證明它們與心臟的其他部分同步跳動(dòng)，我們已經(jīng)在最能預測人類(lèi)反應的動(dòng)物身上也得到了證明。你們會(huì )認為我們清除了所有阻礙我們前進(jìn)的路障，對吧？事實(shí)證明，不是這樣。

       這些獼猴的研究也告訴了我們，人類(lèi)的心肌細胞造成了一段時(shí)間的心電不穩定。它們引起了室性心律失常或不規則的心跳，長(cháng)達移植后幾個(gè)星期之久。這完全出乎意料，因為我們在小動(dòng)物身上沒(méi)有看到過(guò)這種情況。我們對此進(jìn)行了廣泛的研究，結果發(fā)現，發(fā)生的原因是我們的細胞不成熟，未成熟的心肌細胞都像起搏器，當我們把它們放進(jìn)心臟，它們便開(kāi)始與心臟的自然起搏競爭決定誰(shuí)來(lái)占主導地位。

       這就有點(diǎn)像如果你一下子把一群傻乎乎的青少年帶到你井然有序的家里，他們不想遵守你的規則和節奏，需要一段時(shí)間來(lái)控制所有人，讓人們以協(xié)調一致的方式工作。我們現在的計劃是，當細胞還在培養皿里的時(shí)候，讓它們經(jīng)歷這個(gè)麻煩的“青春期”，在“青春期”后再移植它們，那時(shí)它們會(huì )更加的有序，準備好遵守它們的行軍命令。事實(shí)證明，當這種方法和抗心律失常藥物結合時(shí)，我們做的相當不錯。

       還有一個(gè)大問(wèn)題，當然，這是我們開(kāi)始做這件事的全部目的：我們真的能恢復受傷心臟的功能嗎？要回答這個(gè)問(wèn)題，我們研究了所謂的“左心室射血分數”。射血分數是每一次心臟起搏時(shí)從心腔中擠出來(lái)的血液量。

       健康的獼猴，就像健康人一樣，射血分數約為65%。心梗發(fā)作后，射血分數下降到40%左右，所以這些動(dòng)物很快就會(huì )患上心力衰竭。在接受安慰劑注射的動(dòng)物中，一個(gè)月后當我們掃描它們時(shí)，射血分數沒(méi)有變化，因為心臟不會(huì )自動(dòng)恢復。但是在每只接受人體心肌細胞移植的動(dòng)物身上，心臟功能有了實(shí)質(zhì)性的改善。從40%到48%，平均有8%的提升。

       我能告訴你的是，8%比現在市場(chǎng)上任何用于治療心臟病患者的方法都要好，比我們把所有的療法放在一起比都還要好。如果能在臨床上達到8%的改善，這將會(huì )對人類(lèi)健康會(huì )產(chǎn)生很大的影響。

       還有更令人興奮的。這只是移植后的四周。如果我們把這些研究延長(cháng)到三個(gè)月，射血分數會(huì )增長(cháng)22個(gè)點(diǎn)。

       這些治療過(guò)的心臟，功能非常好，如果我們事先不知道這些動(dòng)物有過(guò)心梗發(fā)作，我們永遠無(wú)法從功能研究中將它們辨別區分出來(lái)。

       接下來(lái)的計劃是，2020年首次在華盛頓大學(xué)進(jìn)行1期人體試驗。如果這些研究是安全有效的，我們將擴大規模，把這些細胞運到世界各地用于治療心臟病患者。鑒于這種疾病的全球性負擔，我可以很容易地想象，每年將治療一百萬(wàn)或更多的病人。

       我設想，也許十年后，像我母親這樣的病人會(huì )接受真正的治療，這可以解決根本原因，而不僅僅是緩解癥狀。干細胞讓我們有能力來(lái)修復自身。

       在不久的將來(lái)，修復人體器官就要從牽強附會(huì )的科幻小說(shuō)中走入尋常的醫學(xué)實(shí)踐。當這些發(fā)生時(shí)，它會(huì )產(chǎn)生顛覆性的效果，可以比肩**和抗生素的問(wèn)世。

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