医疗的未来是个体化的 | Molly Shoichet | TEDxToronto

Molly Shoichet 教授与她带领的25位研究学者希望在工程学、化学和生物的交叉路口上为可再生医疗实现划时代的进展，她的一个目标便是研制出一种通过刺激干细胞来修复中风和创伤中受损组织的装置。

当我14岁的时候，

我参演了由我的兄弟
Richard Shoichet编写、导演的舞台剧。

‘LandEscape' (逃离陆地）中，
我所扮演的主人公观察世界，

并思考着为什么我们不停地重复
过去犯下的错误。

舞台剧的最后一句台词是我的：
“是时候做出改变了！”

而这一句话贯彻着我的人生和职业生涯。

我们有私人健身教练、定制的西装，
甚至有手机程序来帮助我们设计发型，

所以为什么不能有个体化用药呢？

当我回顾医疗发展的历史时，
我十分庆幸能生活在今天的世界。

想象一下，当你去看医生时，

医生用一把水蛭来治疗你的病痛。

或者是用可卡因来治疗牙痛。

或者是用放射性栓剂来延年益寿。

（笑声）

我们已经在医疗的路上走了很久。

这也是为什么我十分高兴生活在当下。

但我无法停止思索，

将来，当我们回看今天的医疗时，

我们会因何发笑？会因何而疑惑？

我为医疗的未来发展感到兴奋，

因为我知道，
我们有机会为个人制定私人疗法。

我们能够超越
仅仅治疗疾病病状的阶段，

而达到停止、甚至逆转疾病的境界。

这便是再生医学给我们许下的承诺。

一个关于个体化用药的承诺。

在多伦多大学，我带领一个
由25位优秀科学家组成的实验室。

我们用工程工具
来解决医学中的大问题。

我们有机会把握当下，

采用不同的方法，创造我们的未来。

接下来我要说的便是，

我们如何在癌症、失明和中风的背景下
实现这一点。

在几十年后的今天，
我们依旧相信，

治疗癌症的最好方法是手术摘除。

之后我们向体内注入毒素
以杀死快速分裂的细胞。

我认为，将来我们回顾
今天治疗癌症的方法时，

会惊讶于治疗每位
癌症患者的方法都是相同的，

而不是量身定做的治疗。

与其这样，
如果人们可以为癌细胞做活组织检查，

通过在实验室中培养它们

来确定最适合你的治疗方法，
该会如何？

不是面向所有患者，
而是针对你的方法。

当我发现人们并没有这么做时，
我并不能理解。

因为作为一名工程师，
这一方法看起来十分合乎逻辑。

后来我学到，离体的癌细胞

很难在实验室中生存。

当我仔细考虑这一点时，这是讲得通的。

一个生长在凝胶状环境中、

依靠别的细胞和蛋白质生存的癌细胞，

为什么会在一个塑料碟子中生长呢？

在癌组织中，
我们发现了透明质酸，

人们认为可以将它运用到

癌细胞培养中来。

然而透明质酸并不是一种凝胶，

而是一种极粘稠的液体，
有些像糖浆，

但它是透明、无色并且无臭的。

如果我们想要在实验室中培养癌细胞，

就必须让透明质酸形成一种胶状物。

但是和果冻不同的是，
单单用冰箱来降温是不管用的。

所以，我们发明了一种化学的方法
来制造透明质酸凝胶。

并向其中加入了

癌细胞会在肿瘤中发现的生物信号。

我们发明了一种新材料，

以用来在三维空间中培养癌细胞。

虽然我们当时并没有发觉，

但事后发现，
在三维空间中培养癌细胞

对于模拟其在体内的生长过程

是十分重要的。

现在，我们能在实验室中
培养简单的癌组织。

我们可以憧憬一个未来，

一个拥有个体化医疗的未来，

那时，每一个人
都会获得针对自己的用药。

这全都源于最初
一个简单的“为什么”。

在2009年，我有机会
与Derek van der Kooy教授

开始一项全新的合作项目。

他发现每个人的眼睛里
都有独一无二的

视网膜干细胞。

在我的实验室中 ，我们发明了
一种新型可注射的生物材料。

因此，我们共同开展了
一项针对盲症的项目。

这要比听起来要难很多。

但是我喜欢挑战。

我们现有的治疗盲症的药物
只能减缓疾病的扩散，

但不能停止蔓延的进程，
更不能形成逆转。

所以在现阶段，
我们提出的方案仅仅是一个构想。

我们想要替换那些
盲症患者们丢失的细胞，

也就是位于眼球后方的光感受器。

但是获得可用于移植的光感受器细胞

是极其困难的。

我们的视网膜干细胞位于
虹膜黑色边缘的外侧，

通过人为操控，
视网膜干细胞可以成为光感受器。

但是大部分移植到
神经系统中的细胞会死亡。

如果我们要治愈盲症，

我们需要找到一种方法，
让移植后的光感受器细胞存活，

并且与神经网络成为一体。

举一个例子，你有一些电缆，

这些电缆被割断了。

仅仅加入一些新的电缆

是不会修复电路传导的。

而应该通过焊接来连接电缆。

在神经系统中也是同样道理。

光线进入眼球中，投在视网膜上；

这些光信号在大脑中
被转换成电信号，

形成视觉。

我们发明的生物材料——水凝胶
是一种吸水膨胀材料。

它可以促进细胞成活。

当我们把光感受器细胞
加入到水凝胶中

并将其移植到眼球后部时，

细胞成活率以及与神经网络的一体化
有了极大的提高。

这就像是用生物的方法，
将电线焊接起来。

在盲症的模型中，
我们发现视力得到了恢复。

当遇到强光时，瞳孔会收缩。

这是由于细胞移植
促进了眼球中组织的再生。

未来真真是充满光明的。

(笑声）

有时我会想，
我们为什么在研究中如此大胆。

是的，我十分好奇，
但是为什么要冒这么多险呢？

我觉得作为一个工程师，

我们并没有被
癌症生物学家、神经学家和医生

所带有的传统智慧和教条所束缚。

我们在所有的项目上与专家合作。

但我们同时也享受问问题

和提出新方案的自由。

在上世纪九十年代之前，

人们都认为大脑中的
神经细胞是有固定数目的。

而如果这些细胞被破坏，

它们是不能重生的。

在这之后 Sam Weiss 和 Brent Reynolds 发现，

我们的大脑中有干细胞，神经干细胞。

这带来了一次思考模式的转变。

即人体大脑是有能力再生的。

我的一位合作者，
Cindi Morshead教授曾说，

“我发现大脑中的干细胞可以在刺激下

促进中风后的修复。”

通过向大脑中的干细胞循序地递送

两种具有治疗功效的蛋白质，

我们观察到了大脑修复。

然而关键在于，

为了刺激目标干细胞，

一根细管子被插入到大脑中，

从而破坏了那些
我们希望再生的组织。

能够实现可再生医学，
我们是十分激动的。

但也知道采取的方法是有漏洞的。

在上千次失败的临床试验之后，

只有一种治疗中风的药物
是被正式认可的。

而如果你不能尽快的到达医院，
能做的只有复健治疗。

显而易见的是，
找到治疗中风的医疗策略，

是一个巨大的临床挑战。

而挑战中的难题，

则是传统服药方式
在治疗中风中并不管用。

口服和静脉注射的药物

无法进入到大脑中。

这是由于大脑被血脑屏障所保护。

大部分情况下，
血脑屏障非常有益，

它能使大脑免受日常毒素的侵害。

但由于我们的目的
是药物传递到大脑中，

血脑屏障就成了一个巨大的障碍。

我们想要刺激大脑中的干细胞，

但并不确定如何实现这个目标。

接下来，我们有了一个
许多人看来十分疯狂的想法。

我们把那些曾用来

刺激大脑修复的蛋白质，

直接注射入大脑中，
而不是靠血管传输。

我们在头盖骨上凿一个小洞，
并直接将其注入大脑。

然而我们十分担忧，

若将没有被包裹的蛋白质

直接注入脑中，

它们会很快分散开来。

为此，我们设计了一种贴药，
类似于加入了药物的创可贴，

可以直接将它敷在大脑上。

我们将蛋白质放入纳米球中，
这是一种极小的珠子，

比人类发丝小1000倍，

承载着蛋白质的纳米球
被放入到一种可注射的材料中。

中风时，可以直接
将这种材料敷在大脑上。

我们成功绕开了血脑屏障，

刺激了干细胞，
促进了组织修复，

且没有对大脑造成任何损伤。

我坚信，个体化医疗
就是我们所期待的改变。

再生医疗承诺

为配药方式带来革新。

我为将来道路上的机会而兴奋，
但同时也明知，

能够真正将这些技术和策略
应用到病人身上，

仍是路漫漫其修远兮。

我们或许不能帮助今天的病人，

但我知道，
我们一定会造福未来的患者。

将来，我们对待当下治疗方法的态度，

可能就像如今我们对待水蛭一般。

将来，我们会讶异于为什么

我们花了这么长时间，
才做出改变。

谢谢。

（掌声）