如何引导干细胞分裂与分化？

——人类永生工程论文之二

吴 志

 

【提要】这篇文章基本搞清了干细胞分裂分化的机制，为制造人体两百多种细胞和一百多种器官提供了理论依据，在战略上、根本上、理论上已经走通了，别人只需要进行战术研究、技术开发和产品制造。打个比方，我已告诉你景泰蓝制作方法了，你就一定能制作出景泰蓝，至于制作工艺你自己摸索就是了。

本文是人类永生工程核心论文之一，只要照本出招就能在二十年内制造出人体器官，起码能完成百分之八十的任务，这样多数器官都能制造和更换了，人类寿命可以延长一倍、几倍，再花十几年时间就基本实现人类永生了。如果有人认为《实现人类永生》是天方夜谭，那么现在就是稳步前进，目标接近，一片光明，天边已经亮了。

人体是一台自动化机器，这台机器是怎么运行的呢？人体有两百多种细胞，共计有40-60万亿个细胞，细胞是具有高度智慧的独立生命体，这意味着人体是细胞社会。人体社会的运行同人类社会一样，两百多种细胞等于有两百多个职业，各自做好本职工作，社会就运行起来了。

每种细胞都能执行特定任务，具有特定功能，是什么细胞就有什么功能，不用担心他们会不会工作，工作能力是否胜任。把某种细胞堆积在一起合力做功，就是器官、组织和系统了，堆成什么形状都可以，方的圆的扁的都行，都能合力做功。

了解这点很重要，就不会被器官、组织和系统的外形和结构吓傻了，也不会觉得很复杂了，只不过是相同零件的排列组合，排列组合是简单的，只是略有不同而已。就像电灯，无非是串联、并联和两者混合。芯片的排列组合也不复杂，只是把相同的晶体管排列组合而已，想实现一种功能，就排列组合出一个阵列；想实现千万种功能，就排列组合出千万个阵列，这样看起来似乎就很复杂了。

当然，神经、血管要像水系一样，骨骼要符合力学原理，肌肉要附着在骨骼周围，这样才能发挥出最大功能。胃、心、肝、肾、肺、脾的几何形状没有严格要求，占用体内空间较小为好，当然心脏要有几个腔室，才能回收血液和把血泵出去。眼、鼻、嘴、耳侧重于功能实现，外形和位置要有利于发挥功能，重新设计也是可以的。把各种零件像搭积木那样排列组合在一起，就是一个器官了。别说造出器官，把一个人造出来都可以，只需要一颗种子就行，即只需要一个干细胞。

干细胞可以从胚胎和胎儿提取，然后保存在液氮环境中，以后有需要时再提取出来使用；干细胞也可以通过成熟细胞逆制造获得，造出来就可以使用。每个人的器官、组织和系统都要用自体干细胞制造，这样才不会有排异反应。干细胞提取技术是简单的，干细胞逆制造技术已取得革命性的突破，在《实现人类永生》一文中已经有介绍了。

有了干细胞后，如何引导干细胞分裂和分化成人体两百多种细胞，并由形态相似、功能相同的细胞堆积成各种组织、器官和系统。这对人类来说是难度较大的课题，在科学上和技术上都是重大挑战。这期《国策咨文》已经从理论上解决了这个问题，一旦把窗户纸捅破，事情就变得简单了。

干细胞的分裂是自然发生的，只要是健全的、标准的干细胞，在特定环境下就会自然分裂，如果不发生分裂，需要查一下干细胞的内部结构和外部环境，重点查一下促进细胞分裂的酶是否存在或是否进入，这种酶能打开DNA结构，进行DNA复制，两条（组）DNA形成后，其他细胞物质就一分为二，形成两个细胞了。在这个过程序中，可能有物质制造或物质进入，或早就在细胞中准备好了。总之，只要一切条件具备，轰轰烈烈的细胞分裂就会开始。

按标准理论，一个细胞分裂成两个细胞，两个子细胞是一模一样的，子细胞同母细胞也是一模一样的。既然如此，为什么还会有细胞分化呢？显然，在分裂时两个子细胞不一样，物质不一样，结构不一样，才会有所不同，才会出现分化。每一次分裂或多次分裂都有所不同，两个分支差异就变大了，最后形成了两百多种细胞。

细胞种类不同，暗示器官不同、个体不同、人种不同、物种不同，都是在每次生育时发生了细小变化，最后演变成不同器官、个体、人种和物种。在这里，主要探讨为什么细胞不同、器官不同，其发生机制和根本原因在哪里，只要搞明白了，就能制造出两百多种细胞和一百多种器官，组织和系统也迎刃而解了。

 

原文大意是，干细胞分裂前，细胞的物质分布不均匀，比如notch-1和numb两种蛋白质分布在上下两端。当细胞纵向分裂时，这两种蛋白质均匀分布在两个子细胞中；当细胞横向分裂时，这两种蛋白质就分别存在于两个子细胞中了。

现在我们分析一下，这里发生的重要事情是，在干细胞的某次分裂中，两个细胞的物质是有所不同的，关键的物质被分配到特定的细胞。这样就可以做出重要判断和结论：物质分配不同就意味着细胞分化，当某种酶（即催化剂，大多是蛋白质，有些是RNA,或两者配合起作用）进入某个子细胞时，就能刺激或抑制化学反应的发生。酶是细胞分裂时带来的，不排除是细胞分裂后进入的。确切地说，许多酶能刺激基因合成蛋白质（如解链酶），这样就形成各种各样的细胞了。细胞内的DNA是相同的，细胞的不同主要在于蛋白质不同，不同的蛋白质可以形成不同的结构和不同的功能，有的叫结构蛋白，有的叫功能蛋白。

按《生命是什么？》，DNA和蛋白质是细胞内两种基本生命体，在细胞这个生命舞台上表演的主要是蛋白质，如果把DNA视为负责繁殖后代的蚁后，那么蛋白质就是有明确分工的各种蚂蚁，如雄蚁、雌蚁、工蚁、兵蚁等。人有几个生命级别：人体、细胞、细胞核、线粒体、DNA和蛋白质。过去重视的是DNA，今后要更多关注蛋白质。

在引导细胞分裂和分化，制造器官、组织和系统中，人类面临两大任务：①搞清细胞内究竟有多少种蛋白质。按一个基因一种蛋白的说法，至少有两万多种，但有研究认为多达几十万种，各种蛋白质在细胞质中，也许可以自由组合，或在酶的作用下再次组合，只是把多肽链接长而已，这不是什么难事。一条多肽链一端与另一条多肽链一端有亲和力（正负电性）就能结合；一条多肽链与另一条肽链也能给合；一条多肽链与游离氨基酸也能给合。这是不用实验的，氨基酸组装蛋白质就是这样进行的，这样就形成无数种蛋白质了。②搞清各种蛋白质的功能。尤其扮演酶的蛋白质，非蛋白酶也要搞清结构和功能。这样就能引导干细胞分裂和分化了，也能制造器官、组织和系统了。这是继人类基因组测序工程之后，人类面临的两大任务，可以由中国科学家牵头来做这个大工程。

上面几段话很重要，根据这些话就能制造出人体两百多种细胞，各种细胞的集合体就是器官、组织和系统了。只要由特定细胞组成，就具有特定功能。假如干细胞不能完成分化任务呢？人工可以帮一把，把特定物质扒拉到特定的子细胞就成。假如想要大量的某个阶段的干细胞呢？控制不让分化，两个子细胞分配相同物质，直到获得想要的数量，再让干细胞继续分化。当然，细胞分裂代数是有限的，分裂五十代就停止分裂，因此要尽量控制分裂代数。将来细胞也是永生的，不受分裂代数限制。

 

卵子受精后不久就开始分裂和分化了，在胎儿出生时已经是五脏俱全、比较完善的人了，这个过程人类还不太清楚。推动力量是什么？过去认为是上帝，《生命是什么？》认为是细胞，确切说是由胚胎和胎儿细胞推动的，因为细胞具有高度智慧，他们有能力按照蓝图施工，最终把人造出来，就像蚂蚁造出蚁穴，蜜蜂造出蜂巢一样。从一个受精卵发展到一个婴儿，有很多次分裂和分化，其化学机制人类仍然搞不清楚。

要搞清干细胞分裂和分化的机制，主要是搞清每一个环节有什么化学反应，这些化学反应是怎么启动和终止的？参与物、催化物和生成物是什么？是不是释放某种催化物就启动某种化学反应？弄清了各种化学反应，以及发生、发展和终止机制，这些都是《生命是什么？》提出的任务，但十七年过去了，没有多少科学家往这个方向努力。

其实也不难，在干细胞分裂和分化的某个阶段，观察其内部的化学反应就行了，主要是查找参与物、催化物和生成物。也可以从细胞内储备的物质来分析判断，某个阶段储备什么物质最多，这些物质就是用来发生化学反应的。只要弄清上述问题，人类就可以随心所欲实施细胞工程了，就能随意制造出人体的两百多种细胞，这样造胃、造肝、造肺、造肾、造脾、造肠、造肌肉、造血管、造神经等就不是问题了。

首先搞清干细胞内的化学成分，然后在干细胞分裂完成后，把两个子细胞提取出来，冷冻保存，通过冷冻电镜观察两个子细胞中的成分，找出不同物质，尤其是蛋白质。逐级分裂，逐级分化，一级级观察下去，就能搞清每次分裂和分化有什么物质参与，并推导出发生了哪些化学反应。

 

人类不要把问题想得太复杂，其道理就像炒菜一样。中国菜有几千种或一万多种，都是怎么烹制出来的呢？无非是原料、刀工、配料、火候和时间有所不同，于是就烹制出各种菜肴了。在哪个节点往锅里放什么，然后翻炒多长时间，如此这般，四轮五轮，差不多了就起锅，一碟菜就炒好了。人体两百多种细胞的来源道理相同，细胞就是一个炉灶，在这个炉灶中有很多种化学反应，不同的反应物、催化物得到不同的生成物，通过一个又一个化学反应，最终得到想要的生成物——专业细胞，然后由专业细胞聚集构成组织、器官和系统。

比如，要把一个干细胞发育成肝细胞和肝脏，主要是掌握好在什么节点添加什么反应物和催化物，存在的就不管，欠缺的就添加。相关化学反应完成后，再添加另一种反应物和催化剂，形成下一个化学反应，依此类推，直到造出肝细胞和肝脏。投入反应物和催化物越多，细胞分裂越多，得到的肝细胞也越多，聚集在一起就是肝脏了。

肝细胞聚集在一起就会发挥同样的功能，形成合力，也就是肝功能了——物质代谢、解毒排毒和分泌胆汁等。肝的造型不重要，不影响功能，圆的方的扁的都可以，为了更好塞进肚子里，还是做成人肝形较好，其他器官也同样道理。一旦把肾细胞和肾造出来，肾细胞和肾天生会过滤血液，滤出垃圾排出，截留有用物质回收。

器官造型的基本方法。我们说器官造型不重要，只是说器官形状不重要，是为了让大家不要被器官造型吓倒，但人体器官是有特定造型的，要让新器官替代旧器官，还是要做成旧器官的模样，才好塞进人体之内，做得不那么像也没关系。以下是几个要点：

第一，干细胞是有智慧的，赋予它什么任务它就发育成什么形状，这是它的本能。在胎儿发育过程中，某个干细胞被派去发育成某个器官，是自动完成的，没有外力的协助。

第二，在体外培育器官，要有一个模具。以原有器官为蓝图，限定其外部造型。干细胞的发育离不开特定的环境，有什么环境就发育成什么形状。你把一个西瓜限制在方框之内，这个西瓜就发育成方形的。人的成长和器官的发育也是一样的。内腔提供给干细胞什么形状的空间，内脏就有什么造型。

第三，在体外培育器官，要有一个支架。干细胞的发育离不开附着物，皮之不存，毛将焉附？要让干细胞附着在支架上生长，这样才好长出腔室和管道。比如心脏要有腔室，肺脏要有管道。如果干细胞不能自动完成器官制造，那就得依靠模具和支架帮助，人工干预是有前提的，能不做就不做，多一事不如少一事。

第四，要打造一个适合器官发育的环境。或模拟子宫环境，或浸泡在营养液中，或用人造血管输送营养，或定时“浇水施肥”，确保细胞的分裂和分化。

在人类永生工程的研究中，中国已经落在西方后面，确切说在科学上走在了前面（《生命是什么？》和系列国宝级科学论文），在技术上落在了后面。国内多数学者看不到、看不懂或不重视划时代的科学著作《生命是什么？》和系列国宝级科学论文，没有跟在科学的后面进行技术研究和产品开发。说多了又说自恋自吹自捧，不说吧又无人注意，无人重视，中国文化就是这样的了，谦虚才会捧你，自吹就会打压。我又不争名誉地位，自我表扬几句只是为了引起重视。其实，没必要关注科研成果以外的东西，实事求是，实话直说才是重要的。更严重的是，国内多数学者看不清科学技术发展的大方向，接触到什么研究什么，对什么感兴趣研究什么，但什么事都有轻重缓急，科学技术也是这样，你种芝麻只会得到芝麻，你种西瓜就会得到西瓜。

器官制造不是凭空想象出来的，有科学家已经走出了第一步，虽然他们是盯着眼前治疗，没有想过人类永生，但有些事情他们已经在无意中提前做了（见下图）。

 

如果提供类似子宫的外部环境，相信上述人造心脏会发育得像胎儿心脏那样。仿造一个子宫是简单的事，子宫有什么物质就配给什么物质，有什么温度营造什么温度，甚至连子宫的结构也模仿出来，这样受精卵就能发育成胎儿样了。器官只是胎儿的一部分，制造器官比制造人更简单。

什么细胞具有什么功能，这是细胞本能，本能的东西是不用教的，由细胞的化学成分和物理结构决定。比如，神经细胞很长，有的长达一米以上，就是用来导电的，电流从一端进来，从另一端出去，天生就是这样的，这是由物理性质决定的。比如，胃细胞内的物质，决定了它能分解营养，并往肠道输送；肝细胞内的物质，决定了它能分解毒素，如分解酒精等。这是由化学性质决定的。

 

我们把细胞分裂分化形容为炒菜，说不定在实验室也能实现自动化，只要给干细胞提供特定环境，它们就能自行分裂分化，形成特定的器官、组织和系统。就像有一台自动炒菜机，只需准备好原料配料，就能自动给你炒出你想要的菜肴。

在人类永生工程中，得有战略科学家确定大方向、大目标、大任务，然后由各种战术科学家和工程技术专家在大战略的指引下，分工和专攻某件事，无数人形成合力，这样才有高效率，才有可能取得成功。现在的情况是，各种科学家各自为战，接触到某个分子就研究某个分子，研究出其成分、结构或功能，写成论文发表就算完成任务了，就是世界顶尖科学家了，就等着拿诺贝尔奖了。

目光短浅，视野狭小，只见树叶，不见树木，不见森林，你研究你的鸡毛，我研究我的蒜皮，东一锄头西一棒，这样的研究路漫漫其修远兮，再过五百年也不能修成正果。就像民国时期的各路军阀，占地为王，偏安一隅，都没有长远打算，只有国民党军和共产党军的目标是拿下整个中国，这样才能真正干成一件大事。这两支军队都有灵魂，这两个灵魂就是国民党和共产党。科学技术也要有灵魂，灵魂主要体现在科技战略上。

如果国内生命科学家和工程技术专家认为人类永生工程是天方夜谭，这就是重大误判了，必然导致麻木不仁和行动迟缓。必须大梦初醒，奋起直追。其他科学技术人员可以不懂，可以讥笑，可以冷观，那是他们的事，他们不负有责任和义务，他们可以坐享其成。

 

                                                                       2022年1月27日