干细胞技术治疗腰椎间盘突出

   未来可以彻底治愈腰椎间盘突出的极有可能是干细胞疗法。当我读了若干篇医学相关的paper后，发现在各种对未来技术的展望以及参考文献里多次看到了stem cell（干细胞），于是去做了一番搜索，真是大开眼界。

    干细胞(stem cells, SC)即为起源细胞，它是一类具有多向分化潜能和自我复制(self-renewing)能力的原始的未分化细胞，是形成哺乳类动物的各组织器官的原始细胞。在一定条件下，它可以分化成多种功能细胞，具有再生各种组织器官和人体的潜在功能（图1）。

    根据干细胞所处的发育阶段可以分为胚胎干细胞(embryonic stem cell，ES细胞)和成体干细胞(somatic stem cell)。根据干细胞的发育潜能分为三类：全能干细胞(totipotent stem cell,TSC)、多能干细胞（pluripotent stem cell）和单能干细胞（unipotent stem cell）。

    胚胎干细胞是全能干细胞，具有分化为几乎全部组织和器官的能力。制作胚胎干细胞的技术其实就是克隆技术，这项技术在很多动物实验中已获得成功，当前的研究热点是人类胚胎干细胞，但是面对可能出现的人类伦理危机，人类胚胎干细胞研究在很多国家受到严格限制。

    成体干细胞是多能干细胞或单能干细胞，一般认为只能分化成特定的细胞或组织。成年动物的许多组织和器官，比如表皮和造血系统，具有修复和再生的能力，成体干细胞在其中起着关键的作用。在特定条件下，成体干细胞或者产生新的干细胞，或者按一定的程序分化，形成新的功能细胞，从而使组织和器官保持生长和衰退的动态平衡。成体干细胞可以进一步细分，包括造血干细胞（Hemopoietic Stem Cell，HSC）、脂肪干细胞（Adipose Stem Cell，ASC）、骨髓间充质干细胞（Mesenchymal Stem Cell, MSC）等。

    干细胞疗法并非最新发明，例如造血干细胞移植已有超过半个世纪的历史，并已成为根治白血病等病的主要手段，其疗效和安全性已经得到广泛认可。最近这些年吸引了无数科学家眼球的是骨髓间充质干细胞（Mesenchymal Stem Cell, MSC），MSC最初在骨髓中发现，因其具有多向分化潜能、造血支持和促进干细胞植入、免疫调控和自我复制等特点而日益受到人们的关注。间充质干细胞在体内或体外特定的诱导条件下，可分化为脂肪、骨、软骨、肌肉、肌腱、韧带、神经、肝、心肌、内皮等多种组织细胞，连续传代培养和冷冻保存后仍具有多向分化潜能，可作为理想的种子细胞用于衰老和病变引起的组织器官损伤修复。骨髓间充质干细胞由于其来源广泛，易于分离培养，并且具有较强的分化潜能和可自体移植等优点，越来越受到学者们的青睐，被认为是不久即将被引入临床治疗的最优干细胞。

    之前提到腰椎间盘突出的本质是纤维环破损导致髓核从破口挤出压迫神经根，腰椎间盘突出容易反复发作且无法完全治愈，根本原因就是腰椎间盘自我修复能力很差且现有的任何药物或手术都无法从根本上修复破损的纤维环。既然间充质干细胞能够分化成各种骨和软骨，那么能否通过间充质干细胞彻底修复破损的腰椎间盘呢？科学家们已经给出相当乐观的答案了。

    来自香港大学Department of Orthopaedics & Traumatology的Kenneth MC Cheung教授及其研究团队与2006年和2009年发表的两篇文章介绍了使用间充质干细胞MSC修复腰椎间盘在动物实验上的成功，这两篇文章分别是《Regeneration of intervertebral disc by mesenchymal stem cells: potentials, limitations, and future direction》Eur Spine J (2006) 15 (Suppl. 3):S406–S413和《Mesenchymal Stem Cells Arrest Intervertebral Disc Degeneration Through Chondrocytic Differentiation and Stimulation of Endogenous Cells》Molecular Therapy (2009) 17 11, 1959–1966。既然这种技术几年前就已经在小型和中型哺乳动物（兔子及犬类）的实验中获得了理想的结果，那么现在是否已经用于人体实验？什么时候能够推向临床应用？兴奋之余，我给Cheung教授写了一封邮件打听最新进展，虽然没有获得回应，但是我乐观地猜测人体实验有可能已经开始了，不久可能就会有更新的成果发布，值得保持持续关注。

    进一步搜索可以发现，世界上许多科学家正在同一个领域不断探索，每年都有新的进展发布。而且不仅仅是间充质干细胞MSC，还有科学家在研究利用脂肪干细胞ASC修复腰椎间盘的，例如2008年发表的《Adipose stem cells for intervertebral disc regeneration: current status and concepts for the future》J. Cell. Mol. Med. Vol 12, No 6A, 2008 pp. 2205-2216。可见利用干细胞疗法修复腰椎间盘是目前再生医学的一个热点，相关的技术很有可能在未来几年取得突破性进展。

    有意思的是，美国有一些医生在大约十年前就已经开始尝试使用干细胞技术治疗腰椎间盘突出等各种关节疾病，多年来已经积累了一些成功的案例，通过一些公开的报道或数据已经看到这种疗法所展现出的令人惊喜的效果。有些患者从核磁共振的影像上看几乎已经实现了突出物完全消失（图2），还有些患者的椎间盘的自然退变过程被暂停甚至似乎被逆转（髓核的含水量增加，意味着纤维环破口已经长好）。这是非常令人兴奋的！如果能够利用自身的干细胞让腰椎间盘自己长好并完全恢复原有强度，那么患者就可以完全回到正常的生活，所有活动几乎不受任何限制，也极大地降低了复发的风险。

    这是我们的希望所在，也是到目前为止我们能够看到的最有可能彻底修复纤维环的疗法，希望能够看到更多干细胞疗法治疗腰椎间盘突出的成功案例，早日实现大规模推广，造福千万腰椎间盘突出患者。