你坐在醫生辦公室里,等待檢查結果。
醫生走進來說:“你得了***病!
你的心一沉,想到了最糟的事情:不能走路、不能自己吃飯、雙手顫抖、流著口水、不能吞咽...
但醫生緊接著說:“別擔心,我們今天會下單訂購你自己的細胞!
一周后,外科醫生在你的大腦中植入新的神經細胞。這是一種定制化的***病療法,而它是從你的細胞制備而來。
聽上去像是科幻小說,但在未來,我們都可以把干細胞提前存入“銀行”。而當你需要新的神經細胞、肌肉細胞、皮膚細胞時,都將由這家銀行制造。
因為它們 100% 是你的細胞,所以不會被你的免疫系統排斥或攻擊。事實上,身體不會知道這些細胞是由細胞工廠生產的。
這一切可能成為現實,是因為在生物學、激光物理學和機器學習等領域的突破。
干細胞:醫學問題終極方案
我們從生物學開始。
人體本身就是一個奇跡,數以億計的細胞同時工作,輸送血液、分泌多巴胺,讓我可以看見并站在這里演講。
但隨著我們變老,我們的細胞也會變老。
于是,我們的皮膚開始松弛,我們的軟骨有了磨損,5 英里跑步可能變成慢走 20 分鐘。是的,我們都在變老,我們的身體就像個定時炸彈。
但干細胞可以找到解決辦法,因為它可以變成你體內任何一種細胞。
但大家都知道,干細胞很難工程化。
主要問題是如何制作它。這包括抽取患者的血細胞,加入化學物質,把它們變成干細胞。
可如今,通過這個化學過程,不會生成完美的干細胞團。事實上,你會得到一個隨機的細胞群,朝著不同的方向分化,比如眼睛、大腦和肝臟。不需要的細胞必須被移除。
而到目前為止,移除細胞主要的方法還是——人工。
記得我第一次訪問哈佛干細胞研究所,我看到一位卓越的科學家坐在椅子上觀察干細胞,一個一個評估它們,并手動移除不需要的細胞。這是一個緩慢、乏味和微妙的過程。
這就是為什么一個定制化的干細胞銀行,今天要花費大約一百萬美元。
使用捐獻的干細胞要便宜得多,但你的免疫系統可能會排斥這些細胞,除非你服用免疫抑制藥物。不幸的是,這對很多人來說不適用,尤其是老年人。
為了避免這個問題,一些科學家儲存來自最通用遺傳背景人群的干細胞。
在美國,假設建立了一個有 100 種最常見的干細胞系的細胞庫,它可能對 75% 的白人有效,對 50% 的非裔美國人有效。但對其他人就難說了,比如我的聯合創始人是菲律賓墨西哥人,很難確定她能被覆蓋。
不管怎么說,如果有選擇,為什么不選自己的呢?
自動化:收獲完美干細胞
定制化的干細胞,讓我們有機會制造對你、我及任何人都有效的藥物。為了讓定制過程費用可控、能規;,我們還需要引入自動化。
不同的人正在用不同的方式去實現自動化,而我決定用——物理方法。
我的家庭經常搬遷,從沙特阿拉伯、德國、斯里蘭卡到孟加拉,每次我都要學習新的語言和文化。最終,我喜歡上了物理。因為它是一種通用語言,我不需要每次都重新學習它。
當我開始讀博士時,我加入了激光物理實驗室,因為激光是最酷的。但我也決定涉獵生物學,我開始用激光來工程化人體細胞。
當我和生物學家談論這件事時,他們驚呆了。
這是因為:科學家一直在尋找使生物學更精確的方法。
有時我們將細胞培養比作烹飪:我們拿一些化學物質,放進鍋里、攪拌、加熱,看看會發生什么,一次次重復。
相反,激光非常精確。你可以瞄準數百萬細胞中的任何一個,精確間隔一秒、一分鐘、一小時,你來決定。
我意識到,與其單調低效的手工移除干細胞,不如用激光。
為了自動化整個過程,我們決定使用機器學習,去識別不需要的細胞并攻擊它們。算法現在完全能找到有用的信息和照片,讓它完美用于機器學習。
它的工作原理是這樣:取一些血液細胞,放在卡盒里;然后加入化學物質,像往常一樣把它們變成干細胞;然后,不再由人工尋找,而是通過機器識別出不需要的細胞,并用激光攻擊它們。
就像你看到的,整個過程都交給機器。由計算機決定何時以及如何打印細胞,使用全自動化系統來運行。經過反復修剪,最終得 到你自己隨時可以儲存和使用的,完美的干細胞。
定制化:未來的再生醫學
未來,我們將擁有干細胞農場。里面是一疊一疊的,數以百萬計的卡盒,每一個都是一個人的定制化生物銀行。
護士會在孩子出生后立即采集臍血,然后送去培養。
于是,在你的余生中,你的干細胞將被存檔、儲存起來。一旦醫生需要,就隨時可以使用。
比方說,你患上了心臟病,你的醫生會訂購新的心臟細胞。脫發了,他們可以訂購新頭發。
這項技術首先可能被用于植入。國家眼科研究所 Kapil Bhartiz 博士有一項革命性臨床試驗,使用干細胞治療失明。
隨著制備過程變得更便宜,科學家可開展的臨床試驗規模越來越大,并去開發今天不存在的新療法。
而今天一百萬美元的價格,很快就會低于 5 萬,以后甚至會更便宜。
那猜一猜什么會更有趣?
你可能想要長壽,這絕對是可能的。
將來,我們可以用同樣的這些干細胞銀行,制造全新的器官、組織,新的皮膚、骨頭、牙齒,任何一種。
這項技術也有潛力徹底改變定制化藥品。
今天,吃藥在一定程度上是在試錯。除非你把藥吃下去,你不知道它是否有效。
但如果你有一個迷你替身呢?
用你自己細胞制成的迷你替身,包括眼細胞、腦細胞、心臟細胞、肌肉細胞、血液細胞,都在一個芯片上。
我們可以首先在實驗室,在細胞上測試藥物,看看它是否奏效。如果有效,那太好了,吃吧!如果沒有,藥劑師可以為你定制藥物。
這是科學家們幾十年來的希望和夢想。有了這項技術,我們終于實現了干細胞的真正潛力——定制化的自體細胞治療。
這是一種你的身體不會排斥的療法,一種對每個人都真正有效的療法。
未來的再生醫學 100% 是定制化的,這一天比你想象的要近得多。