11月20日,也許注定是屬於幹細胞的一天!
這一天,日本和美國研究人員分別在《細胞》和《科學》雜誌上在線發表論文,宣布他們各自獨立進行的研究,首次利用人體皮膚細胞研製出了類胚胎幹細胞。這一突破被學界評價為生物科學的“裏程碑”,有人認為他們將非常有可能問鼎諾貝爾獎。
同一天,在北京香山飯店,中國這一領域的幾乎所有研究團隊的領軍人物聚集一堂,參加以“幹細胞生物學與克隆”為主題的第313次香山科學會議。而此次會議的主題評述報告內容,正是這個炙手可熱的誘導性多功能幹細胞(iPS)。
“這一技術,通俗地講,就是將分化得十分成熟的正常體細胞,在導入四種基因載體後,就具有了一個胚胎幹細胞所有特性,又重新‘退回’為一個多功能的幹細胞。”美國哈佛醫學院的賀熹先生向記者這樣解釋iPS是什麽。
從理論上說,這種幹細胞的功能類似通過胚胎克隆技術取得的胚胎幹細胞,能夠最終培育成人體組織或器官。由於這種幹細胞能通過基因組合控製,因此有“萬能細胞”、“變色龍細胞”之稱。
“學界對這一研究給予高度評價,不僅因為它能避免人體胚胎克隆技術引發的倫理爭議,更由於它突破了以往隻能利用卵子和胚胎的取材限製,其高效、便利為再生醫學應用打開了大門,為未來幹細胞用於個體治療帶來了希望。”中科院廣州生物醫藥與健康研究院的裴端卿研究員這樣解釋這一技術的重大意義。
的確,從人類醫學發展來看,目前已經從藥物治療、手術治療向再生醫學邁進,也就是說,通過體外培育出的不同組織器官來治療疾病。由於胚胎幹細胞可以發展成任何種類的身體組織,因此一直受到科學家的高度重視。
“以往幹細胞都需要通過克隆技術從人類卵子或胚胎中獲得,現在可以通過這一技術製造出用於病人和疾病的特定幹細胞。這些細胞有助於了解疾病機理、找出有效而安全的藥物、用細胞療法治療病人。”裴端卿告訴記者。
“雖然利用人類表皮體細胞製造出iPS的成果剛剛發表,但今年6月份《自然》上已經發表了相關文章,證實這一技術在小鼠實驗中獲得成功。”美國史道華醫學研究院解亭先生對記者說:“這一技術從提出到今天,已經有將近兩年的時間了。”
據介紹,這個被認為是“生物學上的萊特兄弟首架飛機”“首次飛行”始於2006年3月份。當時,日本京都大學ShinyaYamanaka領導的研究小組在小鼠尾部細胞中插入一個四基因聯合體,成功得到了類胚胎幹細胞。2007年6月,Yamanaka和麻省理工學院魯道夫·詹尼士以及哈佛大學康拉德·霍切林格領導的三項研究,改進了導入4種基因的載體以及iPCs的選擇標記,並且證實了利用小鼠表皮細胞製得的iPCs確實是多能性的,具有分化成各種組織的潛力。
“雖然將體細胞逆轉為幹細胞這一觀點早有人提出,但始終沒有人能做得出。”解亭解釋說,“畢竟人體有25000個基因,如果進行排列組合,這種實驗是不可想象的。”然而日本的山中小組將基因選擇範圍由25000個縮小到20個,又最終選中了OCT3/4、SOX2、C-MYC和KLF4這四種基因導入體細胞。“最初,沒有人相信實驗結果會如此的好,認為也許是個不可重複的實驗,直到又有其他小組獲得成功。”
美國的湯姆森小組則獨自確定了14種新的候選重組基因。通過係統的排除過程,他們最終也使用了4個基因———OCT3、SOX2、NANOG和LIN28,其中前兩個和山中小組是相同的。在提及技術推廣前景時,湯姆森說:“人們不知道這有多容易。美國數以千計的實驗室基本明天就能做到。”
盡管新的發現帶來了巨大的希望,不過這兩種技術都存在一些弊端。比如,用於攜帶4種基因的濾過性逆轉錄病毒載體會導致由iPC細胞發育成的組織中出現腫瘤。因此,研究人員和其他科學家普遍認為,下一步研究要通過開啟基因的方式來實現重組,而不是插入新的副本。“這一技術的安全性問題是下一步需要著重解決的。”
“幹細胞研究的發展實在是太快了,但新的觀點、技術都是人提出來的,人才是關鍵!”談到這一成果對於我國在該領域研究的影響和啟示,此次香山會議的執行主席、同濟大學校長裴鋼院士認為,“臨淵羨魚,不如退而結網。我們不能再忽視基礎研究了,我們在這方麵的教訓太多了。這一成果可以讓我們看到新的研究發展方向,踏踏實實搞有我們自己特色的基礎研究才行。”