在1986年的电影《星际迷航IV：抢救未来》中，麦考伊医生给一位透析病人一颗药丸，她立刻长出了一颗新的肾脏。这是再生医学的圣杯，但这一目标一直令人沮丧地难以实现。
当疾病损害了心脏或肺等重要器官时，医生通常只能阻止病情进一步恶化。现在，经过三十年的试验和错误，通过激活体内的干细胞来修复器官的可能性已经近在咫尺。
干细胞是制造负责组织生长和修复的细胞的重要生物工厂。位于加利福尼亚州拉霍亚的非营利研究机构斯克里普斯研究所（Scripps Research）采用了一种新颖的方法，使用药物来增加这些细胞的数量。该技术已经在实验室细胞、小鼠、猪以及少数人体上成功使死亡组织复活。与此同时，其他科学家也终于在将干细胞在实验室中重新编程后植入以生成新组织的老方法上取得了一些成功。
如果进展按预期进行，这些方法有朝一日可能会极大地改善患有严重疾病的人的生存率和生活质量，其中许多疾病如骨关节炎都与衰老有关。
大多数药物的作用是减缓疾病进展，但这些新的候选药物旨在修复损伤。“我们有望在接下来的两到三年内展示我们能够逆转肺部和心脏损伤，”斯克里普斯研究所总裁兼首席执行官皮特·舒尔茨说，“如果我们能做到这一点，它将从根本上改变人们对于逆转疾病的看法。”
所有参与的科学家都强调，仍需要在人类身上进行测试以确认这些治疗方法的安全性和有效性，并且可能还需要十年时间才能获得医疗批准。但在再生医学经历了多次失败之后，他们对最终取得突破感到乐观。
在斯克里普斯研究所，研究人员首先筛选了数百万种潜在的药物分子，以识别那些能够刺激器官自然存在的或内源性干细胞的化合物。研究人员发现了可以增加肺、心脏、关节和眼睛中健康干细胞数量的化合物。（这种使用小分子的概念基于斯克里普斯研究所与诺华研究基金会基因组学研究所的早期合作，后来被整合到诺华制药公司。）
加州大学凯克医学院艾利和埃迪思·布罗德再生医学和干细胞研究中心主任查克·默里表示，这种方法“非常有趣且强大”，他并未参与斯克里普斯研究所的项目。斯克里普斯研究所的技术朝着《星际迷航》中的著名场景迈进了一大步，默里说。
斯克里普斯研究所的肺部药物激活了下呼吸道中的II型肺泡上皮细胞（AEC2），这些细胞负责制造交换旧氧气和新鲜氧气的关键细胞。在健康人群中，新的气体交换细胞不断替换受损的细胞，但在慢性阻塞性肺病、特发性肺纤维化或因野火烟雾或新冠病毒感染导致的肺损伤等疾病中，这一过程受到抑制。
在小鼠中的研究表明，每周一次吸入这种药物可以刺激足够的AEC2干细胞来修复由纤维化引起的肺损伤，这是一种严重的且常常致命的疾病，其中瘢痕组织使呼吸变得困难。目前正在进行约70名健康人的安全性测试，计划稍后加入一些纤维化患者。
耶鲁大学医学院比较医学和遗传学助理教授毛里齐奥·基奥乔利表示，使用药物刺激肺部干细胞可能是一个游戏规则改变者，因为它可以广泛部署。他说：“你可以想象它很容易被使用，因为有人可以直接吸入直接针对细胞的药物。”他的研究使用实时成像发现，在修复过程中，肺干细胞会移动并改变形状，设计治疗方法时必须考虑到这一点。
另一种稍微落后于研发管线的是斯克里普斯研究所的一种用于重建心肌的心脏药物。如今，支架和药物可以重新打开血管并恢复血流，这项技术在过去几十年中已将心脏病发作的死亡率降低了一半以上。“我们大大提高了生存率，但仍然有很多死肌肉在那里，”杜克大学的心脏病专家理查德·斯塔克说。“如果我们能让那个不再功能的区域再次跳动，那么我们就真的有所成就了。”斯塔克是心血管大师联盟的管理合伙人，这是一个与斯克里普斯研究所合作的顶级医师咨询公司。
该药物是一种氢凝胶，可以在心脏病发作几天后注射到包围心肌的囊中，激活一种在心脏达到成人大小后通常处于休眠状态的蛋白质通路。重新激活的干细胞生成健康的细胞，填充受损的心脏区域。
斯克里普斯研究所表示，这种药物在实验室小鼠和少量猪身上有效，尽管结果尚未发表且未经同行评审。
对一只猪的成像显示，其射血分数——衡量心脏向身体泵送富氧血液能力的关键指标——在心脏病发作后急剧下降，但在治疗一个月后恢复正常。目前正在对更多猪进行测试，预计将于2027年开始人类试验。
斯塔克对早期动物实验结果感到“震惊”。“在我44年的实践中，我从未见过如此戏剧性的效果，”他说。
与此同时，默里和他的南加州大学同事正在将成人血液干细胞重新编程为心肌细胞，然后移植。经过几十年的停滞不前的进展，这种方法终于奏效了。“我们正在心脏中制造新的肌肉，从而改善心脏功能；科学就在那里，”默里说。
该技术已在小鼠、大鼠、豚鼠、非人灵长类动物和猪身上进行了测试，预计将于2027年开始人类试验。“我有合理的理由说，我们已经克服了所有主要障碍，”默里说。
最后一个障碍是在恒河猴中，新细胞在移植后的头几个月心跳过快，引发了心悸。通过给动物服用调节心律的药物，或者在植入前对细胞进行基因编辑，解决了这个问题。
在2024年7月发表的一项研究中，两只猴子在接受心脏病发作治疗后接受了新细胞，没有出现任何问题，它们的心脏跳动得好像从未受伤一样。
正如老方法一样，使用药物刺激体内自然干细胞的方法也并非没有挫折。斯克里普斯研究所还试图通过靶向干细胞来生成新的关节软骨以治疗骨关节炎，但这种药物在最后阶段遇到了障碍。
该药物在动物模型中被证明是有效的，通过诱导干细胞生成新的关节组织。但在一项早期临床试验中，将药物注射到60人的膝盖中并没有产生足够的软骨来产生有意义的差异，根据未发表的研究。斯克里普斯研究所已经暂停了进一步的研究，直到开发出一种更持久的配方。
诺华公司也在测试一种促进软骨再生的药物，并成功完成了对二十多名患者的小规模安全性研究。该公司正在测试更大数量的人群以评估安全性和有效性；公司官员尚未对该进展发表评论。
虽然再生医学的终点线比以往任何时候都更近，但新的挑战可能会出现。其中之一是确保在生长所需组织和过度刺激细胞之间找到平衡点，这可能导致癌症。“前进的真正挑战是尝试找出何时何地以及如何激活这些通路，以增强修复而不引发意想不到的后果，”耶鲁大学的基奥乔利说。迄今为止，科学家们在小型安全性研究和默里的猪研究中都没有发现这个问题，后者发现心脏或其他器官中没有异常细胞。
经过数十年的实验，终于有可能以一种让患病者重新获得高质量生活的方式修复受损器官，斯克里普斯研究所化学副教授迈克·博隆说。“这就是再生医学的真正意义所在。”
(全文结束)
