干細胞對于很多人來說都不是一個陌生的詞匯，胚胎干細胞、全能干細胞……我們熟知的干細胞是一切生命之源，它賦予我們精細而復雜的身體，并讓各部分擁有各自的功能，協(xié)調(diào)統(tǒng)一共同運作。讓我們能呼吸、睡眠、歡笑、思考……在疾病來臨之時，干細胞又給予我們重新再來一次的希望，自體或者異體造血干細胞移植已經(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在別的系統(tǒng)上嘗試干細胞的治療，然而一切都只是夢境。不過好消息是最近哈佛醫(yī)學院的科學家Kajstura在人的肺里發(fā)現(xiàn)了干細胞。這一結(jié)果讓我們看到肺部干細胞臨床應用的美好前景——肺的干細胞治療，也許不再是夢境。

    在胚胎發(fā)育的第5周，人的肺臟開始發(fā)育。在左右氣管的末端各有一個由上皮細胞組成的肺芽。肺芽迅速生長分支成樹枝狀，終于到胚胎第6個月時，分支進行到17支，此時出現(xiàn)了終末細支氣管、呼吸性細支氣管、肺泡管和肺泡囊。然而除了層層分級的呼吸“管道”，一個成熟的肺臟還需要有與呼吸“管道”伴行的血管才能實現(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)層的同時參與？這顯然不符合胚胎發(fā)育的邏輯，在人體內(nèi)應該存在一種能分化成肺泡上皮、各種支持組織以及毛細血管的細胞，而這就是傳說中的干細胞。

    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)存在肺干細胞需要兩個步驟：第一，體外培養(yǎng)：分離出肺干細胞，將這些細胞在體外培養(yǎng)進行傳代，觀察這些細胞的生物學特性。第二，體內(nèi)移植：將肺干細胞移植到免疫抑制小鼠體內(nèi)，再進一步觀察這些細胞在小鼠體內(nèi)的學特性。Kajstura等人的實驗包含了體內(nèi)和體外兩個部分。

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

    在體外實驗的基礎(chǔ)上，研究者進一步用類似干細胞移植的體內(nèi)實驗驗證c-kit陽性細胞的生物學性質(zhì)。干細胞移植的“受體”是部分肺組織被低溫損傷的免疫抑制的老鼠，而移植的供體則是c-kit陽性的肺干細胞。實驗者將人肺干細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陽性細胞的增殖、分化“行為”。在干細胞移植后12到48小時老鼠體內(nèi)的人肺干細胞就開始非對稱的方式進行分裂，移植后的10到14天，在受損區(qū)域就出現(xiàn)了完整的人肺實質(zhì)組織，包括細支氣管、肺泡和肺血管。這些結(jié)果也證明了c-kit陽性細胞在體內(nèi)的肺干細胞特性。

    那么這些定向分化而來的組織是否具有肺組織的正常功能呢？在肺干細胞移植后的14天，研究者用若丹明（一種色素）標記的葡聚糖對離體狀態(tài)下的肺進行“灌注”，以顯示出各級呼吸道，然后再讓c-kit陽性的新生成的肺組織的肺泡上皮和毛細血管顯像。這樣一來用雙光子顯微鏡就可以同時觀察到新生成的肺泡（若丹明陽性，c-kit陽性）和毛細血管（c-kit陽性），也就可以觀察出這兩個結(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血管之間的連接緊密，而且新生成的毛細血管壁和原有毛細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。

    最終研究通過體外實驗證明了人體肺部c-kit陽性細胞的干細胞潛能，并在體內(nèi)實驗模型中實現(xiàn)了c-kit陽性細胞的增殖分化過程。值得欣喜的是，研究者并未止步于肺干細胞的發(fā)現(xiàn)階段，而是將目光放眼到了臨床應用。

    究竟在人體內(nèi)存在多少c-kit陽性的肺干細胞呢？這些干細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個細胞中有1個是肺干細胞。79%的肺干細胞分布在細支氣管中，而剩下的21%則存在在肺泡內(nèi)�？傮w來說就是每10cm3坍塌的肺組織中存在7700個人肺干細胞。

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

    這個關(guān)于肺干細胞的研究不僅證明了c-kit陽性細胞的體外干細胞特性，還在體內(nèi)試驗模型中證明了這種細胞的干細胞特性，同時為肺干細胞今后的臨床應用前景提供了一些實驗準備。但我認為從肺干細胞的發(fā)現(xiàn)到最終真正應用到臨床的干細胞移植還需要很多后續(xù)實驗的補充。首先要解決的問題是，肺干細胞移植的有效性如何？即由肺干細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，肺干細胞移植的可行性又有多少？而對于有肺部疾患的病人，他們的肺干細胞是否會因為肺部不良的微環(huán)境而受到影響失去自我增殖和多潛能分化的能力？異體肺干細胞的移植又能否有自體移植相似的療效？最終，從肺干細胞分離、培養(yǎng)到最終移植的一系列過程的具體技術(shù)問題……

    總之“路漫漫而修遠兮，吾將上下而求索。”從基礎(chǔ)實驗到臨床應用還有很長的路要走，但這也是每個新技術(shù)都必須經(jīng)歷的過程。肺部干細胞的發(fā)現(xiàn)和證實，將為肺部疾病的治療翻開新的篇章。肺的干細胞治療，不再是夢境——也許將在不久的將來成為現(xiàn)實。