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干细胞研究开辟第二战场克隆羊技术路线




    山中伸弥和汤姆森的方法可以说是另辟蹊径。

    体细胞是一种已经分化得十分成熟的细胞,相当于命运已经定型。但是,山中伸弥和汤姆森用逆转录病毒为载体,将四个不同作用的关键基因转入体细胞内,令其与原有基因发生重组,竟然能让体细胞重新返回到“生命原点”,变成一个多功能的干细胞,具有胚胎干细胞的特性。这种细胞,人们称之为诱导性多功能干细胞(iPS),它们就像是失忆了一样,忘记了自己先前的身份,重新“从零开始”。

    这种方法似乎简单得令人惊叹,然而甚至在一年前也没有人敢说这样做能够成功。

    曙光初现是在2006年8月。当时,山中伸弥首先报道,他所在的研究组以经过改造的逆转录病毒作为“运输车”,在小鼠尾尖成纤维细胞中引入四个转录因子基因,这样得到的新“皮肤细胞”具有干细胞的特性――能够分化出其他类型的细胞。可是,它们仍然和胚胎干细胞有着较大差异,也无法培育成鼠胚胎。然而,这是相当重要的第一步,破除了人们对胚胎干细胞的“迷信”。许多人认为这才是“干细胞莱特飞机”的处女航。

    这篇论文的发表直接催生了干细胞研究领域的“军备竞赛”,许多科学家的第一反应是“这怎么可能”,一些大实验室立即着手相关的工作。

    2007年6月,山中伸弥的实验室和美国哈佛干细胞研究所、怀特黑德生物医学研究所等机构相继发表了进一步的研究工作。这一次,科学家们还是用这4个基因,但是获得了真正多能性的干细胞,并且能够进入种系――将这些皮肤细胞植入到早期胎儿小鼠,它们能和真正的胚胎干细胞一样发育,参与形成胎儿小鼠的身体各部分。可以说,条件已经水到渠成。

    接着就是四个多月后的这两篇新论文。山中伸弥从一位36岁妇女的脸部皮肤和一位69岁男性的结缔组织中提取细胞,而汤姆森选择的是胎儿皮肤细胞和一个新生儿的包皮细胞。不过,在这次的“研究抢滩”中,汤姆森小组略占上风,因为山中伸弥小组还是用最初的四个基因(Oct3/4,Sox2,c-Myc和Klf4),汤姆森选择的基因则有两个不同(Oct4,Sox2,Nanog和Lin28),这些基因就像开关一样开启了细胞“返老还童之途”,然而,c-Myc基因是一个劣质开关,它的引入可能会带来癌症等副作用。

    俞君英的贡献

    激烈的研究撞车令参与这项竞争的科学家们都绷紧了筋。俞君英说,最近两年内她每天在实验室工作十几个小时,常常放弃节假日。俞来自中国浙江诸暨,1997年毕业于北京大学生物学系,同年前往美国宾夕法尼亚大学攻读博士。她在2003年加入了汤姆森的实验室,目前在实验室担任助理研究员。

    俞君英是汤姆森小组发表在《科学》杂志上那篇论文的第一作者和共同通讯作者,这也说明她承担了实验的主要工作。她在邮件里写道,当时“我独立提出了实验思路,这是项工作量极大的计划,我认为这是研究重编程问题的惟一途径。没有料到会有人在小鼠上做同样的工作。因为小鼠的实验研究周期较短,方法较为简单,因此日本的研究小组得以抢得先机,幸好我们没在人类细胞的研究上落后”。

    今年7月俞君英终于完成了这部分工作。她兴奋极了,但首先想到的庆祝活动是回家美美睡了一觉。俞君英希望过些时候能有时间看看书、看看电视,去附近的密尔沃基看一场易建联的比赛。但是生物学研究竞争相当激烈且耗费时间,她要随即投入下一阶段的研究。

    一个新的起点

    不过新的发现并非完美。干细胞转化的成功率非常低,而且由于使用了逆转录病毒作为基因载体,会引发致癌基因的活性。在京都大学培育的老鼠中,有20%产生了肿瘤,如果应用到人身上同样可能诱发癌症。

    俞君英也对《南方周末》表示,改善基因转入的方法是下一步工作的重点,并且还需要进一步证明诱导性多功能干细胞与胚胎干细胞的相似性,但是她觉得两者“在临床应用上区别不大”,“诱导性多功能干细胞应该能够完全代替胚胎干细胞”。

    俞君英认为“这一技术在医学领域的应用还处于起步阶段”,对于器官移植来说,“目前的方法仅仅解决了免疫排斥问题”,剩下面临的问题则与胚胎干细胞研究面临的问题一样,因而“现在讨论利用这些干细胞培育人体器官并进行移植还为时过早,第一步的应用会在一些疾病模型的药物检测方面”。


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