有没有一种方式，从根源解决衰老和疾病的发生？激发身体的自我修复的能力？生命科学研究正如火如荼，干细胞或许可以办到！

未来某一天，新兴的再生医学领域可能会给心脏病和神经退行性疾病的治疗带来革命性变化，解决器官捐献供体不足问题，完全恢复受损的肌肉、肌腱和其他组织。研究人员发现，关键在于给身体提供一类由多种蛋白质、纤维或细胞组成的启动元件，或者克隆已在成年患者体内发现的半特化的干细胞，从而使机体替换掉损伤的细胞。

人工干预可以使机体再生这些组织，在通常情况下，这是无法单独依靠机体自身来完成的。这种使机体自我修复的治疗方法，已经使一些患者生病的心脏开始恢复活力，并帮助外科医生治疗肌肉损伤。

01干细胞治疗心脏病

干细胞技术可能是彻底改变心脏病的治疗方式

2009年初，迈克·琼斯（Mike Jones）65岁，患有充血性心力衰竭（congestive heart failure），他的心脏一直不能有效泵血。他联系了新闻报道中的这位医生，路易斯维尔大学的罗伯托·波利（Roberto Bolli）。2009年7月，琼斯成为世界上第一位接受自体心脏干细胞移植疗法的病人。

治疗前，琼斯几乎不能爬楼梯，而如今他可以自如地劈柴，在自己9英亩（约36421平方米）的庭院中清理掉落的树枝。他的“心脏射血分数”（ejection fraction，衡量心脏泵血功能的一个指标）已经从治疗前的20%，提升到接受治疗两年之后的40%——这真是不可思议的改善，尽管目前的数值仍然低于正常水平（55%—70%）。

从那时起，已经有数百名心脏病患者接受了类似的治疗，医生从病人自己的心脏、骨髓或非亲属捐献者身上提取干细胞，再回输到病人体内，这些病人的情况都有所改善。

研究者认为，这些干细胞能够构建出新的组织，并刺激其他细胞分裂。尽管我们仍需要研究，如何才能正确使用这些干细胞，但毋庸置疑，干细胞疗法是完全可行的。将来，我们可以收集、培养并冻存我们自己的干细胞，以备不时之需。”

02启动心脏泵

过去40年间，科学家认为人体心脏是一个强大但容易受伤的动力泵。他们推断，这可能是由于成人心脏不能产生新细胞，所以任何细胞的死亡都会对心脏造成不可挽回的损害。然而，一位科学家偶然在显微镜下，观察到成人的心脏细胞可以分裂，而此后，对心脏组织样本所做的碳同位素测年检测也证实，成人心脏终生都能再生新的细胞，尽管更新速度比肠和皮肤慢很多。

目前，生物学家估计，心脏每年可以更新的细胞数量，超过心肌细胞总数（40亿—50亿个）的1%。同时，科学家还发现，这些新细胞来自心脏中成体细胞和干细胞的复制。

这些自体干细胞可以在一定程度上帮助心脏修复。比如在心脏病发作后，损伤部位周围的干细胞会分化成新的心脏细胞，并刺激已有的心脏细胞分裂。然而，这种自我修复只能持续1周—2周，远远不足以替换一次典型的心脏病发作所损害的十几亿细胞。

因此，心脏病发作的结果就是造成大面积的、僵硬的疤痕组织（scar tissue）。就像汽车轮胎在破损处会膨出一样，人体心脏也会在疤痕处膨出，从而导致这个本来效率很高的器官变成一个松垮无效的血泵。

干细胞治疗是给心脏注入大量的自体修复细胞。实验表明，一部分注入的干细胞会分化为成体细胞，但大多数细胞会在几天内死亡。然而在细胞死亡之前，它们会分泌多种可以促进健康心脏细胞增殖的蛋白，并且分泌可以降解疤痕组织中胶原蛋白纤维的蛋白酶，从而促进心肌组织的再生。

03“超级胶水”疗法

利用天然胶黏剂，就可能使肌肉、肌腱甚至器官再生

多年来，无论是研究人体还是其他生物体，生物学家大多将注意力集中于细胞内部的活动，而忽略了机体内将细胞整合到一起的“胶水”。当研究人员开始深入研究细胞间的这些物质，即细胞外基质（extracellular matrix）时，他们开始意识到，这是一个十分复杂的动态系统。长期被忽略的细胞外基质不仅组成了维持动物组织和器官所必需的生物支架，以避免组织和器官溶解成一团糊状，还能释放信号分子，帮助机体进行自我修复。

在这种认识的基础上，研究人员目前提出一种新的组织工程疗法——让天然生物支架发挥修复能力。这种方法是从猪等动物的天然组织中提取细胞外基质，然后将其植入严重内伤的病人体内。新植入的支架可能释放信号分子，吸引半特化的干细胞从身体其他部位迁移到损伤处，填补缺损，进而分化成损伤处原有的特定组织。最终，这些植入的支架将被人体内的蛋白和纤维替代，完全清除外源植入的痕迹。

研究人员正在飞速地把这一设想变为现实。外科医生已开始尝试让人体再生新的肌腱，他们希望，在不久的将来可以常规化地重建大块肌肉组织，甚至器官。美国国防部成立了专家组，对在战争中因爆炸而导致胸部、手臂或腿部严重受伤的士兵进行治疗。

04疤痕与再生

美国匹兹堡大学麦格温再生医学研究所副所长斯蒂芬·巴迪拉克（Stephen Badylak）为推进再生医学领域的进步作出了重要贡献，

巴迪拉克相信，总有一天可以证明细胞外基质移植对于治疗爆炸中的幸存者非常有益。他指出，哺乳动物的身体对受伤作出反应的方式很有限。对于小伤口，比如被纸张划破的伤口，在炎症细胞局部聚集、对抗感染并清除损伤组织后就会消失，很快就会被正常皮肤完全替代（不会产生疤痕）。

而另一方面，遭遇路边炸弹袭击而幸存下来的士兵，其体内某个特定肌肉群可能会损失20%—80%的肌肉组织。研究人员认为，在这样严重受伤的情况下，身体再生组织，进行自我修复的能力已经不足以完全修复损伤，未修复处就会被密集的疤痕组织填满。疤痕组织虽然能与周围的存留组织相连接，但会导致组织功能丧失。在这种情况下，最佳选择可能是截肢，并安装假肢，以便使伤者获得更大的运动能力。

05打印器官的内部血管

要构建能正常工作的大型器官，研究人员需要找到一种在支架内部形成血管网络的方法。

TED大会上介绍的先进科技总能让观众惊叹。然而即使是按照TED的标准，2011年由威克弗里斯特再生医学研究所的安东尼·阿达拉（Anthony Atala）发表的演讲仍然令人震惊。阿达拉站在台上演讲时，身后一台机器内部的电机——画面显示，电机正在反复“编织”，将实验室培养的活细胞一层层地堆积在一个中央平台上，电机的所有动作都基于一个高度精确的三维数字图案。

这个过程称为三维打印，它的工作原理类似于喷墨打印机，只不过喷墨打印机使用油墨，而这台三维打印机使用了活细胞溶液。通过将人体细胞一层层地堆积起来，阿达拉的这台机器最终“打印”出了一个真实大小的肾脏。这个过程就像人们利用个人的三维打印机制造出咖啡机的塑料零件一样简单。