干细胞的进攻
今年另外一项重要的进展来自干细胞研究领域。
10年前,克隆羊多利曾经引起了世界轰动。多利是世界第一只体细胞克隆羊。把一只绵羊的体细胞核植入另一只绵羊的去核卵细胞中,可以培育出一个新的绵羊胚胎,最终有可能发育成一只完整的羊。绵羊体内几乎所有的细胞都拥有一份完整的生命蓝图,但是分化成组织器官的体细胞不能重新回到胚胎发育的状态。卵细胞能让体细胞核的“时钟”倒转,但究竟是什么控制着细胞内部的“时钟”?这个问题长期困扰着科学家。不久前,科学家终于发现了倒转细胞“时钟”的其他方法,这种方法只需要使用几个基因。
2006年,日本京都大学的山中伸弥领导的研究组发现,仅仅把4种基因转入小鼠的纤维原细胞,就可以让它们重新变成具有分化能力的细胞。他们把这种细胞称为“诱导多能干细胞”(iPS)细胞。今年6月,他们又证明了用这种方法培育出的小鼠iPS细胞可以和小鼠胚胎融合,发育成“嵌合体”小鼠,这说明iPS细胞非常类似于胚胎干细胞——一类可以分化成其他体细胞的细胞。
仅仅又过了5个月的时间,这种方法的应用范围就扩大到了人类细胞。今年11月,山中的研究组和来自美国威斯康星大学麦迪逊分校的詹姆斯·汤姆逊(JamesThomson)和俞君英等人同时分别在《细胞》和《科学》杂志上报告说,利用这种方法,他们各自独立地培育出了人类iPS细胞。这些iPS细胞可以分化成其他类型的组织细胞。初步的测试表明它们与胚胎干细胞“非常类似”。
“这项研究将让干细胞研究领域产生革命,而且还有许多实际应用。”英国爱丁堡大学的生物学家伊恩·威尔穆特(IanWilmut)告诉笔者。威尔穆特领导了培育克隆羊多利的研究。《科学》和《自然》杂志都把这项研究评为今年最重要的科学进展之一。
山中的研究组培育人类iPS细胞时使用的基因“配方”与培育小鼠iPS细胞的“配方”一样,都是4种“转录因子”。汤姆逊的研究组也使用了4种基因,但是“配方”稍有不同。“这也表明这种方法尚未得到最优化。”威尔穆特评论说。
这项研究不仅为干细胞研究带来了希望,也造成了一个古怪的新情况:反对进行胚胎干细胞研究的人士把它当做新的,因为它不需要破坏胚胎。自从上个世纪90年代末科学家培育出人类胚胎干细胞以来,这项研究一直受到宗教保守人士的攻击,因为获取人类胚胎干细胞需要使用人类早期胚胎。尤其是在美国,当2001年布什总统上台之后,他宣布禁止使用联邦政府的资金资助人类胚胎干细胞研究。
如今,这项iPS细胞研究似乎让反对者找到了新的论据,认为胚胎干细胞研究就更加不必要了,就连布什也对该研究表示了祝贺。但是科学家认为,胚胎干细胞研究仍然需要继续。甚至汤姆逊本人也在《华盛顿邮报》上撰文指出,这项研究“改变了一切,却什么都没有改变”。威尔穆特解释说,科学家仍然需要胚胎干细胞,用于和iPS细胞做比较,而且制作和培育胚胎干细胞的方法和知识对于iPS细胞的研究也有用处。
距离iPS细胞真正投入临床应用可能还需要数年时间。目前iPS细胞的安全性问题还有待解决,不过它至少可以用于实验室研究。
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