由於人體細胞的再生能力比預期更加多樣，科學家們不得不重新考慮幹細胞的研究方法。在過去的三年裡，荷蘭Hubrecht研究所的研究人員一直在辛苦地對老鼠心臟中發現的所有增殖細胞進行分類和繪製圖譜，為了尋找心臟幹細胞。理論上而言，心臟幹細胞應該能夠修復受損的心肌，所以找到心臟幹細胞也會面臨極大的風險。由於這項研究涉及到以前的研究，所以引起了科學家們激烈的爭論，並且最近有許多人呼籲撤回30多篇偽造數據的論文。《美國國家科學院院刊》(Proceedings of the National Academy of Sciences)計劃公佈Hubrecht團隊的研究結果：根本沒有心臟幹細胞存在的證據。

博科園-科學科普：這一結論證實了該領域研究人員長期以來的懷疑，它觸及了一個更深層次的核心問題——幹細胞意味著什麼。科技技術的革新揭示出可塑性和異質性細胞群體如何形成，一些研究人員已經將“幹細胞”視為細胞類別的定義特徵，轉變為許多類型的細胞都能發揮或貢獻的一種功能。20世紀50年代和60年代，在骨髓中的幹細胞首次被科學家識別，當時研究幹細胞目的是為了瞭解和治療二戰後輻射帶給人體的傷害。血液幹細胞非常罕見，分裂速度緩慢，能夠自我更新和分化成血液中任何一種特殊細胞類型。幹細胞就像維持著人體血細胞數量的儲藏庫，並能幫助機體對損傷做出反應。

幹細胞能夠產生出多種類型的細胞，然而許多分化的成年組織細胞在適當的條件下能夠表現出莖狀細胞的特性。圖片：Lucy Reading-Ikkanda/Quanta Magazine

當幹細胞受到輻射時，就會死亡，人體無法重新復活它們——但骨髓移植(含有幹細胞)能夠讓系統再生。由於幹細胞與人體癒合和恢復相關聯，其他組織中的幹細胞成為研究人員和醫生夢寐以求的研究對象，從而找到治療各種疾病的方法。然而現實並不總是遂人心願，身體其他成年組織中的幹細胞被識別出來：皮膚、毛囊、腸道，以及先前發現的骨骼中。這些幹細胞也可以自我更新，產生組織的各種細胞系。但除此之外看起來與血液幹細胞非常不同：基因表達不同，蛋白質和表面標記也不同，分裂方式與分裂速度也不相同。20世紀90年代科學家們分離出了胚胎幹細胞，這些幹細胞比成人組織中的幹細胞更強大，能夠成為人體中的任何一種細胞類型。

大約在同一時期，科學家們開始研究癌症幹細胞在腫瘤生長中扮演何種角色。2006年研究人員成功地將分化的結締組織細胞轉化為具有胚胎幹細胞通用性的誘導多能幹細胞(iPSCs)。這一結果表明，莖狀細胞可以被誘導。根據分子遺傳學家漢斯·克利弗斯(Hans Clevers)的說法，這些發現背後隱藏著一個假設，即全身的幹細胞與骨髓中的幹細胞一樣，是一種寶貴、固定、神奇的實體。事實上，第一次從血液幹細胞獲得的信息已經為科學家研究其他組織幹細胞注入了色彩，有時，這種認識方式使實驗受到了極大限制。

1、組織修復的多種途徑

許多組織可以通過非常巧妙的方式進行自我修復，並且方法不固定。在血液中，幹細胞數量少是唯一的再生方式，但在實體組織中，情況並非總是如此。幹細胞本身就與眾不同：例如它們的分裂速度更快，而且具有獨特的分子結構，需要特殊的方法來識別它們。對組織特異性標誌物依賴的爭論原因之一是心臟幹細胞是否存在，以及為什麼確定其他類型的幹細胞存在如此困難。此外當實體組織中的幹細胞被破壞時，組織中更特殊的細胞往往可以恢復到類似於幹細胞的狀態，代替幹細胞接管修復功能。因此細胞具有高度可塑性、較小固定性。

哈佛大學醫學院(Harvard Medical School)和馬薩諸塞州總醫院(Massachusetts General Hospital)的血液學家、幹細胞研究人員喬納森•霍加特(Jonathan Hoggatt)表示：越來越多的證據表明，我們的身體能夠對損傷做出獨立於我們所認為的典型幹細胞群反應。這在腎、肺、胃和腸在內的許多器官中得到證實。最引人注目的是，一些組織(心臟之外)似乎沒有幹細胞群。成年肝臟沒有幹細胞，但它分化的細胞在需要的時候可以發揮幹細胞的作用。克利夫斯說：從本質上講，肝臟中的每一個細胞都有可能表現得像幹細胞。

發現特定組織如何執行其幹細胞功能比識別單個幹細胞更有用，各種細胞維持組織的方式構成了幹細胞，而不是任何一種細胞類型或實體。應該堅持“真正的”幹細胞的精準定義，而不是一個模糊的範圍，從而阻礙研究進展。事實上研究人員發現，即使是那些“真正的”幹細胞，其效力和行為也各不相同。霍加特說：發現，在我們認為相當同質的人群中，存在著更多的異質性。

2、可疑的幹細胞，虛假的治療

隨著區分幹細胞與其他開始分化的細胞變得越來越困難，研究人員有必要重新審視以前的研究。美國國立衛生研究院專注於骨骼系統的生物學家帕梅拉•羅比(Pamela Robey)認為：新發現的骨骼幹細胞實際上可能是祖細胞——幹細胞分化程度略高的後代。她認為，真正的骨骼幹細胞更為罕見，仍需鑑定。人們很容易欺騙自己，以為自己擁有真正的幹細胞，但事實可能並非如此。當涉及到所謂的間充質幹細胞時，爭論也就接踵而至。間充質幹細胞是一種最初從骨髓中提取出來的種類繁多、功能強大的幹細胞，但它們並不製造血細胞。

目前大多數研究人員根本不認為它們是幹細胞(許多人已經不再這麼稱呼它們了)，由於它們像謎一般的身份和功能使它們具備了被利用的條件。未經批准的幹細胞診所利用其漏洞，用無效、未經證實和潛在危險的治療方法治療數千人。事實上，只有少數幹細胞療法被美國食品和藥物管理局(Food and Drug Administration允許使用可認證的幹細胞，而且這些療法都涉及某種形式的骨髓或血細胞移植。

但對於適當遵守規則的科學家來說，幹細胞的廣泛定義對醫學來說可能是個好消息：這意味著再生療法不再需要只針對幹細胞群體。相反他們可以利用更多的分化細胞來滿足幹細胞同樣的標準。一些研究人員已經決定，在研發涉及活細胞的新藥時，根本不考慮使用幹細胞，這讓生活更簡單。展望未來，我們必須更加開放，接受這樣一個事實——理論上，任何細胞都可以成為幹細胞。

博科園-科學科普｜參考期刊文獻:《美國國家科學院院刊》《細胞》(Cell),《Natural》

文：Jordana Cepelewicz/Quanta magazine/Quanta Newsletter

DOI：doi.org/10.1016/j.cell.2018.07.029

DOI：10.1038/d41586-018-06756-9

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