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生命程序，有一天会被逆转？ 北京时间10月8日17时30分，2012年诺贝尔生理学或医学奖在瑞典斯德哥尔摩揭晓。因为革命性地改变了人们对细胞和生命体的理解，在细胞核重新编程研究领域做出了杰出贡献，英国发育生物学家约翰·格登和日本京都大学再生医科研究所干细胞生物系教授山中伸弥，获得这一奖项。 这个革命性的改变，便是已经成熟的特化细胞,可以借助“再编程”方式回到最初状态，继而改性并发育成任何一种细胞。所谓细胞核重新编程，是将成熟体细胞重新诱导回早期干细胞状态，以用于发育成各种类型的细胞，应用于临床医学，将细胞内的基因表达由一种类型变成另一种类型。通过这一技术，可将一个体上较容易获得的细胞（如皮肤细胞）类型培育成另一种较难获得的细胞类型（如脑细胞）。 更重要的是，这一技术的实现，将能避免异体移植产生的排异反应。 细胞核移植过程 生长本是不可逆 为什么说让细胞回到原始状态是革命性的呢？这要从之前对干细胞分化的认识说起。 我们都知道人类是由受精卵发育而来的，受精卵分裂发育成胚囊时，内层细胞团的细胞就是胚胎干细胞，这种干细胞非常厉害，它具有发育的全能性，即有自我更新并分化成人体内所有组织和器官的能力。正是这种细胞不断地分化成不同的组织细胞，这些分化出来的细胞各司其职，发育成为人体的各种组织、器官，最后形成了人类的胚胎。 这个缓慢的分化、发育过程，在子宫中会持续8周左右的时间，到了第８周末，体内主要器官系统雏形结构均已建立，可区分出头、面、颈、躯干及四肢，胚胎初具人形。成形后胚胎中的细胞主要进行分裂，简单说来，就是不再长新组织、器官，只增加已存在类型的细胞数量。 这是否意味着，我们出生以后身体里就没有这种神奇的干细胞了呢？ 我们出生后，虽然没有了胚胎干细胞，但是还有很多成体干细胞存在，但是这些成体干细胞都是多能干细胞和单能干细胞，就是说只能分化成几种或一种特定的细胞。这些干细胞对我们非常重要，比如造血干细胞就是成体干细胞的一种，造血干细胞存在于我们的骨髓等处，它是体内各种血细胞的唯一来源。在我们身体处于健康状态时，也许感觉不到造血干细胞有多么重要，但是如果血液系统出现问题，人就可能得病，如白血病、贫血、骨质增生异常综合征等，这时候移植造血干细胞，是治疗血液系统疾病、先天性遗传病以及多发性和转移性恶性肿瘤疾病的最有效方法。 而在自然界中，正常情况下细胞的分化过程是不可逆的，也就是说一种干细胞单向分化成另一种机体中的成熟细胞以后，该细胞不可能再逆转成最原始的干细胞，所以机体也是不能逆生长的。 但是，最新的技术显示了一个令人振奋的消息：约翰·格登与山中伸弥的研究证实，以人体自有的细胞能复制成“万用细胞”干细胞，而且能为培养自体器官组织提供帮助。这彻底改变了人们对细胞和器官生长的理解，也许教科书要为此重写，新的研究领域也要因此建立。 细胞也能“再编程” 在说约翰·格登的成就之前，不妨先提一个大家更熟悉的名词，那就是克隆。在1996年克隆羊多利诞生以后，克隆技术在多个领域都引起了轩然大波，人们在热烈讨论这项技术能够带来的益处的同时，也对它的伦理问题争议不断。而约翰·格登正是细胞核移植和克隆研究的先驱性人物。 约翰·格登在上个世纪60年代便成功利用细胞核移植技术，把美洲爪蟾的普通上皮细胞核移植入卵细胞，并发育成成熟的爪蟾，这也是人类第一次从动物的成体细胞中重新复制出一个新的动物。在此之后，更多的动物都通过这种方法被复制出来，当然出于伦理道德的原因，克隆人类是被禁止的。 如果说约翰·格登是“复制教父”，那山中伸弥则更像是干细胞研究历史上的和事佬，因为在之前的研究中，要想获取胚胎干细胞，就必须要破坏胚胎，而这在某种意义上就像是要扼杀一个小生命，所以一直备受争议。但山中伸弥通过基因重组，让人类的普通皮肤细胞重返干细胞的状态，这种干细胞叫做iPS细胞（诱导多功能干细胞）。 山中伸弥以老鼠作为研究对象，他发现四种特殊的基因，如果一次导入这四种基因，就可以把成熟的纤维细胞“再编程”为不成熟的干细胞，继而发育成为其他的细胞。这就是说成熟的细胞可以在完好无损的前提下，返老还童。到目前为止，山中伸弥和其他研究小组已把多种组织（包括肝、胃和大脑）的细胞，转变成了诱导多功能干细胞，并诱导多能干细胞分化成了皮肤、肌肉、胃肠道、软骨、能分泌神经递质多巴胺的神经细胞以及可以同步搏动的心脏细胞。 这一突破虽然在实验上简单、易重复，但效果却是里程碑式的。 多利羊 应用前景很广阔 现在细胞核移植技术的应用已经比较普遍，无数的科学家开始不断把发育到各个阶段的细胞核，通过核转移技术移植到各种胚胎细胞中。这项技术甚至在上世纪80年代就已开始商业使用——利用这项技术可以短期内获得大量难得的良种奶牛的胚胎，一次性让数十头母牛怀孕并产下品性完全一样的小牛。 目前，日本科学家已经在实验中通过“细胞核移植”技术，成功实现了对大龄妇女受损卵子细胞的修复。大龄妇女怀孕的几率减少，而且胎儿发生畸形或者病变的几率增高，这主要是因为卵子细胞的质量问题，可能是细胞质出现异常或变形。假如利用该技术，将高龄妇女的卵子细胞核植到年轻妇女的细胞质中，可能可以提高卵子细胞的成活率，甚至可以减少遗传病的隐患。 日本科学家计划在未来的临床应用中，继续尝试这种技术以提高大龄妇女卵子细胞的成活率和健康度，增加她们生育的成功率。但是这项实验在应用层面上仍然存在争议，因为这种卵细胞来自两个母亲的体内，出生的婴儿事实上有三个父母亲，这对于正常的伦理社会是一种挑战。 在医疗方面，诱导多功能干细胞如今可以取自人体，包括患有疾病的人。研究人员可以提取各种疾病患者的皮肤细胞，做“再编程”处理，在实验室内检视病人皮肤细胞与健康人皮肤细胞的差异。这样可以帮助研究人员发现病因，对疾病进行合理的诊断和治疗。 虽然器官移植技术已经非常发达，肾、心、肝、胰腺等多种器官、组织都可以移植，但是很容易产生异体排斥，即使成功也不能百分之百地长期存活。如果能够利用自身细胞培育出相应的器官，则能消除排斥反应。想象一下，用普通的上皮细胞通过某些方式让其发育成人体的某个组织，那么这些组织可以任意用在人类受损的器官修复上，且不用考虑免疫排斥，这对病人来说将是多么大的福音啊！ 诱导多功能干细胞技术的发现，就有可能让这种设想成为可能，更重要的是，不需要承担克隆人带来的伦理道德争议。 现在已经可以在实验室中利用皮肤细胞培育成干细胞，进而培育成心脏组织细胞和大脑组织细胞，如果发展得顺利，也许未来的某一天，当人体的器官衰竭时，便可以用自己的细胞培养成一个健康的新生的器官组织，并移植到体内替换衰老的器官。当然，这只能使人恢复到之前的健康状态，但是并不能逆转人体老化的自然规律，长生不老没那么简单。 那么，这项技术能多快投入使用呢？现在有两个主要的安全隐患决定了iPS细胞无法在短时间内进入临床应用。第一是制造出来的细胞很容易发生癌变，第二是插入基因后生成的干细胞可能存在病毒。因而，该项技术能否代替胚胎干细胞，还需要经受时间的考验。 虽然这项技术离实际应用还有很长一段路要走，但山中伸弥宣称，这类细胞对于治疗糖尿病、脊髓损伤、帕金森病甚至失明具有巨大潜力。这项伟大的发现让全球科学家感到无比兴奋，也给生物医学领域带来了无数可能。 |
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