還有報道說:“一名皮膚白皙的女士成功地將骨髓捐給一名皮膚黝黑的女大學生,奇怪的是這名大學生的皮膚奇跡般地日漸白皙;脾氣暴躁的一名患者在接受了骨髓移植後,漸漸地脾氣如同骨髓捐獻者一般溫和了。在中國僅有的十幾例骨髓成功移植案例中,這種奇跡不能僅僅用巧合來解釋。”
這種說法有科學性嗎?有的讀者看到報道後告訴記者,生活中兩個非親緣關係的人越長越像是有可能的,“夫妻臉”就是一個例子,甚至還有說法認為孩子會長得像保姆或是奶媽,而血液,似乎比共同生活、奶水哺育等因素更“可靠”。
骨髓移植,移植的是造血幹細胞,幹細胞在揭示生命奧秘方麵的巨大潛力叫人對這些問題產生疑惑。
2骨髓移植到底改變了什麼?
中國醫學科學院血液學研究所造血幹細胞移植中心主任韓明哲博士接受了本報記者的采訪,他從事血液病臨床和基礎研究工作已經近20年。
談到骨髓移植,韓明哲博士更傾向使用的詞是“造血幹細胞移植”。他說,造血幹細胞移植是經大劑量放化療或其他免疫抑製預處理,清除受體體內的腫瘤細胞、異常克隆細胞,阻斷發病機製,然後把自體或異體造血幹細胞移植給受體,使受體重建正常造血和免疫,從而達到治療目的的一種治療手段。
據介紹,造血幹細胞移植目前廣泛應用於惡性血液病、非惡性難治性血液病、遺傳性疾病和某些實體瘤治療,並獲得了較好的療效。1990年後這種治療手段迅速發展,全世界1997年移植例數達到47萬例以上,自1995年開始,自體造血幹細胞移植例數超過異基因造血幹細胞移植,占總數的60%以上。同時移植種類逐漸增多,提高了臨床療效。
造血幹細胞移植後,患者身體的確會發生一些變化。韓明哲博士告訴記者,根據現有的已經被普遍接受的研究資料,接受骨髓移植者,最常見的改變是血型,移植後患者的紅細胞血型變為供者紅細胞血型。比如供者是A型,移植後不論移植前患者血型為何型,均變為A型。內分泌係統也會改變:由於移植前預處理為大劑量照射和化療,這種治療對身體器官有很大的損傷。移植後很多器官組織短期內得到恢複,但是性激素分泌變化顯著。男性患者出現精子數量減少,但其性功能(性生活)不受影響。女性患者常常出現閉經。另外,由於移植後的免疫反應,部分患者會出現口腔潰瘍、皮膚色素沉著。
3典型的偽科學思維?
對於骨髓移植“移植”走了相貌、性格,某科技網站發表評論說:“這是典型的偽科學思維。即使所說的事例不是編造的,要在兩個人之間找到某種無法定量測定的相似性有什麼難的?為什麼這一對是相貌相似,那一對是膚色相似,另一對又是性格相似?骨髓的影響會因人而異不成?怎麼知道這種相似性就是骨髓引起的?如果統計表明大部分骨髓移植的結果是膚色都變相似了,還可以懷疑是否不是巧合。像這樣因人而異的不同方麵的相似性,連巧合都算不上。”
也有專家認為,報道中所謂的“像”與“不像”是缺乏科學定義的,因為相貌受遺傳背景控製,涉及到皮膚、骨骼、毛發等上百種細胞類型及其空間結構,是個相當複雜的多基因性狀。而骨髓移植,主要為了將造血幹細胞輸給患者,以重建造血功能,這些都隻能在血液中表達,怎麼可能改變相貌呢?
韓明哲博士告訴記者,近幾年,研究結果表明造血幹細胞具有可塑性,可以轉變為血管、肝髒、脂肪、神經、肌肉等組織細胞。因此很多研究單位、醫院研究用造血幹細胞治療冠心病、神經損傷、血管閉塞性疾病。但是他認為,因為成人患者骨骼生長已經停止,所以移植患者長相不會有大的改變。另外,同胞之間本身有一定的相似。他很肯定地說,據他所知,國內的研究和治療中還沒有出現這種情況,國外的科學文獻也沒有報道過這樣的先例。
韓明哲博士認為,接受捐贈者在性格方麵的確可能會有改變,但是他強調這並非是造血幹細胞移植的結果,而主要是因為患者通過一係列治療後,對人生有另一種認識。並且移植後一段時間免疫力低下,在飲食、社交活動中需要注意避免感染,故很多患者會變得小心謹慎。
至於其他方麵,如異性之間的骨髓移植是否會改變患者的性別,韓明哲博士很明確表示絕對不會。他說,骨髓移植隻是替換造血係統,盡管有的器官當中存在少量的供者細胞,但其他器官沒有很大的改變,尤其是性器官。人的一生很多關鍵的生長發育是在胎兒期間完成的,一個器官的形成需要非常複雜的發育過程。因此,單純通過骨髓移植改變人的性別是不可能的。
不過也不是所有的專家都對此持懷疑態度,上海市血液中心專門從事白血病研究的仇誌根博士在接受媒體采訪時表示,也許有“越來越像”的可能,他說:傳統觀念認為,不同組織種類的幹細胞是“世襲終身製”,不可逆轉,然而在1999年,美國科學家首先證明人體幹細胞具有“橫向分化”的功能,比如造血幹細胞可能轉化為肌肉細胞、神經細胞、成骨細胞等等,反之亦然。這一裏程碑式的發現立即轟動世界,兩年後,《科學》雜誌評出“21世紀最重要的科學領域”,幹細胞列十項之首。美國科學家曾將黑鼠的骨髓移植給白鼠,白鼠長出了黑毛發;英國科學家將骨髓植入心髒病人的心髒,結果骨髓幹細胞分化構建成小的毛細血管,改善了心髒功能。在他看來,相貌的“移植”恐怕不僅僅是猜測或者空想。
討論還將繼續。也有專家表示,關於國內的骨髓移植,可能這些話題都還不應該是“主角”,盡快解決國內骨髓庫捐獻者資料稀缺的問題才是目前最迫切的事情。
用化學方法研究生命過程
在生命科學的研究過程中,多學科的融合大大推動了科學的發展,使新的研究領域不斷出現。今天,化學家在分子的層麵上用化學的思路和方法研究生命現象和生命過程,為生命科學的研究創造了新的技術和理論,從而形成了一個新興的學科——化學生物學。這是化學家們近日在北京舉行的第二屆全國生物化學學術會議上講述的。本次會議學術委員會主席、國家自然科學基金委員會化學部主任張禮和院士說,從會議論文的內容看,這次會議實際上是在化學生物學領域內第一次的跨學科的學術討論會。他相信化學生物學是一片充滿機遇的科學研究處女地。
作為近年來湧現的新學科,化學生物學(ChemicalBiology)融合了化學、生物學、物理學、信息科學等多個相關學科的理論、技術和研究方法,跳出了傳統的思路和方法,從更深的層麵去研究生命過程。雖然目前還沒有一個公認的化學生物學的定義和研究範圍,但從分子的基礎去研究和了解大分子之間、化學小分子與生物大分子之間的相互作用,以及這些作用對生命體係的調節、控製都是很多研究的共同點。上一世紀70年代化學家就曾用化學的方法去研究生命體係中的一些化學反應如細胞過程等,從而發展出生物有機化學、生物無機化學、生物分析等一些以生命體係為研究對象的化學分支學科。到了90年代,以基因重組技術為基礎的分子生物學、結構生物學的發展,人類基因組計劃框架圖譜的完成、功能基因學的實施,對化學產生了很大的影響,化學生物學、化學基因組學相繼出現。化學家們相信如果人類有35萬個基因相互作用控製了生命過程,那麼一定會發現至少35萬個可控製這些基因的化學小分子,也會帶來至少35萬個諸如這些小分子如何調節基因的化學問題。
張禮和說,化學融合到生物學的研究領域為生物學帶來了快速的發展。Watson-CrickDNA雙螺旋結構的確定,以及Khorona對寡核苷酸合成的貢獻都直接推動了近代生物學的發展,他們的成就被載入史冊。隨著科學的發展,學科的交叉和融合越來越受到重視。1986年TomKaiser/RonBreslowKojiNakaishi組織了第一屆國際生物有機化學學術討論會。2001年IUPAC將下屬第三分部改為有機和生物分子化學,突出了對生物分子的化學研究。我國北京大學唐有祺院士和中國科學院上海有機所的惠永正教授在80年代初提出要研究“生命過程中的化學問題”,並組織了“攀登計劃”研究,之後中國科學院化學研究所、北京大學等研究所和高校也成立了化學生物研究中心或化學生物學係,化學生物學開始成為21世紀一個重要的化學研究領域。
北京大學藥學院王夔院士在本次會議上作題為《生物無機化學研究中的幾個基本問題》的報告。他說生命科學中的基本問題主要是複雜性問題。對於生物體係的化學結構、體係內和體係間發生的各種變化都含有無機離子和分子的作用。但對這些問題的認識大多數來自生物學家,對於其中無機物的作用卻知之甚少,這為無機化學研究提出了若幹基礎問題。他相信用無機化學的理論、思路去研究這些問題是一個廣泛而重要的領域。他認為從世界範圍內來說,我國無機化學在生物學的研究中比較注重於應用,比如研究無機金屬離子在疾病過程中的作用,這方麵的研究在世界上已占有一席之地,困難是無機化學在生物科學的研究中還不太為人注意。
美國加州大學伯克利分校的細胞和分子藥理學係的副教授KevanMShokat、德國Munchen大學的ChristohpBrauchle等作了大會報告。他們在基因調製、蛋白磷脂化、單個生物分子檢測以及糖生物學等領域作出了開創性的工作。
張禮和指出,化學生物學的研究有兩方麵的意義,第一可促進功能基因的研究,第二為發展新藥提供厚實的學術基礎。我國化學生物學的研究才剛剛起步,從事化學生物學研究的優勢是我們有許多天然的研究資源,有許多不同的化學小分子,是國際上小分子最主要的來源。麵臨的困難是研究經費比較短缺,國內這一學科與生物學的交叉還比較差,不太融合,主要是專業間還存在隔閡,真正做到學科間的交叉還需要時間的磨合;他說將來要積極促進化學與生物學、信息科學等的交叉和融合,同時還需要做更多的工作來介紹、宣傳化學生物學、生命科學、藥理學等學科研究的重要性。
科學家發現:人有兩個“大腦”
在生命體的活動中,除大腦外,脊髓的作用也極其重要。如果把大腦比喻成生命指揮中心,那麼脊髓便是大腦與四肢唯一的信息交換通道。但是,通常並不能把脊髓稱作人的第二大腦。那麼,人體內真有第二個大腦嗎?對這一聽起來似乎是不可思議的問題,科學家得出的結論卻出乎許多人意料——答案是肯定的。
哥倫比亞大學的邁克·格爾鬆教授經研究確定,在人體胃腸道組織的褶皺中有一個“組織機構”,即神經細胞綜合體。在專門的物質——神經傳感器的幫助下,該綜合體能獨立於大腦工作並進行信號交換,它甚至能像大腦一樣參加學習等智力活動。邁克·格爾鬆教授由此創立了神經胃腸病學學科。
同大腦一樣,為第二大腦提供營養的是神經膠質細胞。第二大腦還擁有屬於自己的負責免疫、保衛的細胞。另外,像血清素、穀氨酸鹽、神經肽蛋白等神經傳感器的存在也加大了它與大腦間的這種相似性。
人體內這個所謂的第二大腦有自己有趣的起源。古老的腔體生物擁有早期神經係統,這個係統使生物在進化演變過程中變為功能繁複的大腦,而早期神經係統的殘餘部分則轉變成控製內部器官如消化器官的活動中心,這一轉變在胚胎發育過程中可以觀察到。在胚胎神經係統形成最早階段,細胞凝聚物首先分裂,一部分形成中央神經係統,另一部分在胚胎體內遊動,直到落入胃腸道係統中,在這裏轉變為獨立的神經係統,後來隨著胚胎發育,在專門的神經纖維——迷走神經作用下該係統才與中央神經係統建立聯係。
不久以前,人們還以為腸道隻不過是帶有基本條件反射的肌肉管狀體,任何人都沒注意到它的細胞結構、數量及其活動。但近年來,科學家驚奇地發現,胃腸道細胞的數量約有上億個,迷走神經根本無法保證這種複雜的係統同大腦間的密切聯係。那麼胃腸係統是怎麼工作的呢?科學家通過研究發現,胃腸係統之所以能獨立地工作,原因就在於它有自己的司令部——人體第二大腦。第二大腦的主要機能是監控胃部活動及消化過程,觀察食物特點、調節消化速度、加快或者放慢消化液分泌。十分有意思的是,像大腦一樣,人體第二大腦也需要休息、沉浸於夢境。第二大腦在做夢時腸道會出現一些波動現象,如肌肉收縮。在精神緊張情況下,第二大腦會像大腦一樣分泌出專門的荷爾蒙,其中有過量的血清素。人能體驗到那種狀態,即有時有一種“貓抓心”的感覺,在特別嚴重的情況下,如驚嚇、胃部遭到刺激則會出現腹瀉。所謂“嚇得屁滾尿流”即指這種情況,俄羅斯人稱之為“熊病”。
醫學界曾有這樣的術語,即神經胃,主要指胃對胃灼熱、氣管痙攣這樣強烈刺激所產生的反應。倘若有進一步的不良刺激因素作用,那麼胃將根據大腦指令分泌出會引起胃炎、胃潰瘍的物質。相反,第二大腦的活動也會影響大腦的活動。比如,將消化不良的信號回送到大腦,從而引起惡心、頭痛或者其他不舒服的感覺。人體有時對一些物質過敏就是第二大腦作用於大腦的結果。
科學家雖然已發現了第二大腦在生命活動中的作用,但目前還有許多現象等待進一步研究。科學家還沒有弄清第二大腦在人的思維過程中到底發揮什麼樣的作用,以及低級動物體內是否也應存在第二大腦等問題。人們相信,總有一天,科學會讓每個人真正認知生命。
為此,科學家發出呼籲:“愛護腸胃!愛護自己的第二大腦!”
誰為細胞辦喪事
談到死亡,一般人想到的都是淒涼或者悲傷的場麵,但對於美國紐約冷泉港實驗室(全世界最著名的細胞分子生物學實驗室之一)的邁克爾·加德納教授來說,死亡卻是一個異常繁忙的場麵。這是他從自己的工作中得到的體驗——他專門研究動物的機體是如何處置體內死亡的細胞的。
動物體內每時每刻都有大量細胞死亡。機體對這些死亡細胞的正確處置是一項非常重要的生理功能。如果機體不能及時將體內的死亡細胞處置掉,後者便會在體內引發一係列對機體有害的病理反應。比如,人的胚胎發育的初期,雙手和雙腳的指(趾)頭之間會有一種類似於鴨子腳上的蹼一樣的結構,但隨著胚胎的發育,構成這種結構的細胞會逐漸死亡,並被機體清除掉。到胎兒出生時,這種蹼樣結構會完全消失。但如果胎兒的這種機製發生了異常,那麼孕婦生下來的就是個畸形兒。
在大多數情況下,機體都是依靠體內一種名為“巨噬細胞”的細胞來吞噬和處理體內的死亡細胞的。現在,讓加德納等科學家感興趣的是,巨噬細胞是如何知道一個細胞是否已經發生了死亡,進而對其發揮吞噬作用的呢?因為如果不能精確地做到這一點,那麼巨噬細胞很有可能對健康的細胞也發動攻擊,繼而造成機體損傷。
經過近10年的研究,科學家已經初步探明,是巨噬細胞表麵的某些分子在發揮著識別死亡細胞的功能。此外,死亡細胞表麵也表達某種分子,這種分子被認為是死亡細胞向巨噬細胞發出的信號,告訴巨噬細胞可以來吞噬自己了,所以有人稱其為“誘吞分子”。
科學家發現,在某些死亡細胞的表麵存在一種名為“磷脂酰絲氨酸”(PG)的誘吞分子,而在巨噬細胞的表麵則有一種可以和PG分子相結合的蛋白質分子。通過這兩種分子,巨噬細胞就可以正確地識別死亡細胞,並對其發揮吞噬作用。
那麼健康細胞之所以不被巨噬細胞所吞噬,是不是因為它們的細胞膜表麵沒有PG分子呢?科學家的研究顯示,PG同樣存在於健康細胞,隻不過在健康細胞,這種分子隻存在於細胞膜的內表麵,平時巨噬細胞沒有機會接觸到這些分子。但當細胞死亡時,死亡細胞內部一種特殊的蛋白質就會將PG分子迅速轉運到細胞膜的外表麵,以供巨噬細胞識別。
除了PG分子,健康細胞還借助其他機製來確保自身安全。比如,巨噬細胞與白細胞在血管裏一起流動的時候,會主動捕捉白細胞。但很快地,巨噬細胞又會將那些健康的白細胞釋放開,而那些確實已經死亡的白細胞則會被巨噬細胞毫不留情地吞噬掉。科學家發現,在與巨噬細胞結合的過程中,白細胞會通過一種名為CD31的分子“告訴”巨噬細胞,“我還沒有死”。