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細胞銀行、基因編輯、人體冷凍……扶好眼鏡,一大波生物黑科技來襲!

浩克是一名物理學博士,因受到大量伽馬射線輻射,身體產生變異而具備了變身成綠色怪物的能力;

美隊原本是一名身體瘦弱的新兵,在注射血清後變成了「超級士兵」,力量、速度、耐力等各項體能都遠超出於常人;

實力最強的驚奇隊長是被宇宙能量束擊中後, 人類DNA與外星人DNA混合起來,才獲得了光速飛行、能量吸收、能量爆炸等不可思議的能力

……

漫威超級英雄們在一系列生物黑科技的加持下,橫掃宇宙。科幻來源於科技,又高於科技。

其實,現實中的生物黑科技一點也不遜色。扶好你的眼鏡,阿金帶你走進一大波生物黑科技!

細 胞 銀 行

關於細胞銀行,阿金在之前的文章中有專門提到過,當前包括海爾生物醫療在內的一些機構已經著手細胞存儲、細胞治療、細胞研發、數據共享等前沿內容。

通俗來講,未來細胞可以像金錢一樣,提前存起來,等生病或者變老的時候再取出來喚醒,用於治病或再生。

雖然,細胞治療看上去前景十分光明,但現實中礙於技術、法律法規等原因,並沒有大規模推廣。目前,從臍帶血、胎盤、牙髓和經血中提取的間充質幹細胞,以及免疫細胞是細胞銀行存儲相對較多的。

那麼,幹細胞和免疫細胞又是如何治病的呢?其中的奧秘在哪兒?別著急,阿金與您一一分享。

人的生老病死本質上都與細胞的更新和衰老有關。幹細胞是一類具有自我複製能力的多潛能細胞。在一定條件下,它可以分化成多種功能細胞。我們常聽到的造血幹細胞就是其中之一,有人經常獻血但不缺血,那是因為體內的造血幹細胞可以產生新的血液。

同理思考,如果某個人身上的某個器官病變無法治癒,是不是可以通過某種幹細胞來產生一個新的器官?

在理論上,這是成立的,而且國際上已經有實驗技術驗證,近日,美國阿拉巴馬大學伯明翰分校的一個研究團隊就在Circulation 雜誌中就描述了這樣一個實驗案例:

實驗人員將從皮膚細胞中提取的幹細胞,經過體外人工誘導,產生新的心臟組織,用於治療心臟受損的豬(豬的器官大小和功能與人類相似。),並取得不錯的實驗結果。

免疫細胞是白細胞的總稱,是人體防禦和清除細菌、病毒和腫瘤的細胞。但是隨著年齡的增加,人體免疫細胞的活力、功能、數量逐漸下降。

當一個人年輕健康的時候把免疫細胞存儲起來,老了的時候可以用來治療癌症和保健。

目前,美國、加拿大、韓國等國家的一些幹細胞藥物已上市並在臨床中應用。我國於去年9月分出台了《細胞庫質量管理規範》,成為我國細胞產業發展至轉型、升級的關鍵標誌。

基 因 編 輯

「要是將來生的孩子眼睛隨我,鼻子隨你就好了。」生活中我們經常聽到准爸媽討論生一個完美嬰兒的美好暢想,其實理論上這種完美的「定製嬰兒」是可以出現。

現在理論上就有一種可以定製嬰兒的技術——基因編輯,人類對目標基因進行「編輯」,實現對特定DNA片段的敲除、加入等。基於社會倫理、遺傳等方面的原因,定製嬰兒尚沒有出現,但是通過基因編輯治療遺傳病的試驗案例已經出現。

去年11月,美國《科學》雜誌在線版報道了一則新聞:科學家首次嘗試在人體內直接進行基因編輯。他們向一名44歲的患者血液內注入了基因編輯工具,以永久性改變基因的方法來治癒嚴重遺傳疾病。

這項臨床試驗在美國加州大學舊金山分校完成,受試者是44歲的亨特氏綜合征患者布萊恩·馬德。亨特氏綜合征是一種罕見的、威脅生命的遺傳性疾病,由基因突變導致,患者細胞代謝廢物無法分解,累積在組織器官中,最終產生機能障礙。

完成這項基因編輯的工具的是被認作第一代基因編輯工具的鋅手指核酸酶,鋅手指核酸酶準確找到「工作位置」,像剪刀一樣將DNA雙鏈切開,填充進正常基因。通過DNA的自我修復機制,原有的DNA片段會接受新的正常基因。

據美國媒體報道,該項試驗目前為止尚未出現重大副作用或安全問題。今年上半年已經有第二例基因編輯治療試驗。

其實,不僅僅是修改基因,理論上通過純生化手段還可以人工合成生命,當然僅限於理論上,該技術能不能走進實驗室甚至是臨床都是未知數。

人體冷凍術

在許多科幻電影和小說中經常出現人體冷凍幾十年甚至幾百年後又被喚醒的場景。

就在半個月前,山東泰安72歲的劉愛慧因肺癌死亡,按照她生前的約定,她的身體隨即被轉移到-196℃的液氮罐中保存,等待有朝一日科技進步能夠使她「起死回生」。

通過冷凍保護劑替換血液等一系列技術手段,劉愛慧進入長眠狀態。這是國內第二例人體冷凍案例,早在去年上半年,國內就出現首個「人體冷凍」實施案例,人民網專題報道。

但研究表明,不同的細胞安全凍結的降溫以及復甦的過程差異很大。而每一個器官中都由太多不同類型的細胞組成,今天的科技還無法做到長時間的安全凍存器官,可靠的人體冷凍還有很長的一段路要走。

新 鹼 基

眾所周知,生物基因密碼只包含4種鹼基:A、T、C、G,它們相互組合形成兩種鹼基對,地球上所有生命的DNA都由這四個字母寫成。

斯科瑞普研究所的化學家弗洛伊·羅姆斯伯格(Floyd Romesberg)認為,這太局限了,就像英語只有四個字母。「但是如果多幾個字母,你就能多寫很多東西。能夠儲存更多的信息,就能寫更有意思的詞,更大的詞,更複雜的詞,更微妙的詞,更好的故事。」

因此,他們創造了一對新的互補鹼基——X、Y,並用創造出了一個新的細菌。這是人類首次創造出穩定的半合成生命體。

也就是說,構成了地球上所有生物的64對密碼子現在被擴充到了216個,能夠被生物體合成的蛋白質種類大大增加。甚至有媒體報道稱,通過這樣的技術,或許科幻電影中的「金剛狼」等生命體未來會成為現實中存在的生命。

那麼,這是否意味著人類開啟了可以按照自己的需求打造生命體的全新時代?研究人員表明,到目前這還是「十分基礎的研究」。

克 隆

克隆已經不是什麼新鮮辭彙了。1997年克隆羊多莉誕生以來,克隆就走進了生物學課本,「克隆人」引發倫理學熱議,並衍生出無數的電影、文學等作品。

其實,二十多年間,與人類最為相近的靈長類動物體細胞克隆一直無法實現,成為世界性難題。

去年年底,世界首個體細胞克隆猴「中中」、「華華」在中國科學院神經科學研究所、腦科學與智能技術卓越創新中心的非人靈長類平台誕生。標誌著我國在克隆技術方面取得新了重大突破。

克隆猴的誕生並不意味著克隆人即將現世。目前的生理和藥物實驗具有很大的缺陷。藥物研發所使用的主要實驗動物模型小鼠、兔子等,他們與人類生理結構相差甚遠。花費巨大資源篩選到的活性物質在病人身上表現出無效或有不可接受的副作用。這是很多疾病不能獲得有效治療的重要原因。

中國科學院院長白春禮表示,利用體細胞克隆技術製作腦疾病模型猴,能夠有效篩選藥物,為人類社會面臨的重大腦疾病的機理研究、干預、診治帶來前所未有的光明前景。

阿金觀察

愛因斯坦曾經說過,「科學需要創造,需要幻想,有幻想才能打破傳統的束縛,才能發展科學。」

但現實是礙於倫理、道德等因素,許多尖端的生物科技還停留在實驗室階段無法再進一步,有的甚至只存在理論或者科幻階段。

科幻與科學之間距離,可能是一層薄薄窗戶紙,看似模糊其實一捅即破,也可能是太平洋下的馬里亞納海溝,看似目之所及其實很難逾越。

縱觀歷史長河,人類發展至今,很少有一個技術或思想觀念在誕生初期就被廣泛接受的。

技術不是目的,關鍵在於好的技術要服務於人類的美好生活。

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