生物学的福音:人造干细胞

2007年11月20日,美国和日本的两个科学小组同时宣布,他们的研究人员成功地将人体皮肤细胞改造成了几乎可以和胚胎干细胞相媲美的干细胞.这一成果有望使胚胎干细胞研究避开一直以来面临的争议,从而大大推动与干细胞有关的疾病疗法研究.该项研究突破分别发表在《细胞》和《科学》期刊网络版上.

这项研究成果显示,直接重新编程技术也能产生与当事人在遗传上完全相符的多功能细胞,并且能避免克隆方式引发的诸多问题,可以让医生利用特定病人的基因制造干细胞,排除身体对移植外来的组织或器官产生的抗体排斥,同时也可以用干细胞自身可无限克隆,以及可以变成220种人体不同细胞的特性来模拟测试新药和研究阿尔茨海默病、糖尿病、癌症等病因.

胚胎干细胞研究可谓是医学界近年来最具争议性的课题之一.这一被学界称为生物科学里程碑式的重大突破,有望帮助科学家绕过克隆技术的、道德纷争,为医学应用开启新的大门.

两组研究不谋而合

除了在这场科研竞赛中“同日撞线”,并将分别获得专利外,两个研究小组制造人工干细胞的思路也不谋而合.他们都从人体中提取了一种名为“纤维原细胞”的皮肤细胞,然后向其中植入4种新基因,这些基因能对皮肤细胞本身的基因进行重新编排,从而制出一种名为“IPS”的细胞,它具有类似胚胎干细胞的功能,能够最终培育成人体组织或器官.

所不同的是,詹姆斯·汤姆森实验室的“纤维原细胞”来自一名新生儿的包皮,而由京都大学教授山中伸弥领导的研究小组则是从一名36岁女性的脸部提取的细胞.此外,两个小组选择的4个“重组基因”也有一半不同,制造出的细胞的基因组合和最终发展出的人体组织细胞也不同.

皮肤细胞变“万能”

美国威斯康星大学詹姆斯·汤姆森实验室和日本京都大学再生医学研究所的两个独立研究小组,把特定基因注入从人体上提取的皮肤细胞,成功将其改造成干细胞.由于这种干细胞能通过基因组合控制,因此有“万能细胞”、“变色龙细胞”之称,具有类似胚胎干细胞的功能,有望最终培育成人体组织或器官.

胚胎干细胞可发展成遗传特征与病人完全吻合的细胞、组织或器官,以前器官移植治疗方法中经常出现的排异反应问题因此得到了彻底解决,血细胞、脑细胞、骨骼和内脏等都将可以更换,白血病、帕金森病、心脏病等顽疾也有望得到有效治疗与治愈.

代表一个医学新时代

美国白宫就此项研究发表声明,称“这是一项在符合道德的研究中取得的重大进展.这次人体皮肤细胞‘直接改造’技术跨越障碍,令在实验室中培育出人造的梦想更近了一步.”

世界首只克隆羊多利的培育者、英国科学家伊恩·威尔默特也在声明中称：“我们现在可以设想一个新时代即将到来——以一种简单的方式制造干细胞,用人身上的任何组织标本都能培育出任何组织器官.”

致力于人体胚胎克隆技术研究的美国科学家罗伯特·兰扎称：“这项研究是一个了不起的科学里程碑.从生物学意义上讲,相当于莱特兄弟制造的首架飞机.”

可能引发基因变异

不过,这项技术尚不能完全取代胚胎细胞克隆技术,因为现阶段的实验方式存在潜在副作用.美日研究小组利用逆转录酶病毒“改造”皮肤细胞,这种病毒可能使基因产生变异,引发肿瘤等副作用.因此,在评估和克服这一潜在风险前,“万能细胞”还不能用于器官移植等临床应用.

另一种风险与有关—尽管不像人体胚胎细胞克隆技术那样容易引发争议.日本科学家山中伸弥说,应用这项技术,或许能通过皮肤细胞制造精子和卵子,这能帮助那些有生育问题的患者,“但为避免滥用,有必要在制造和利用人体万能细胞方面作出适当

规范”.

人造器官梦想近了

在以前,如果想要获得人类胚胎干细胞,就必须损坏人类胚胎,这一点颇受非议.科学界一直希望找到一种方法,能够不损坏胚胎提取干细胞或者找到胚胎干细胞的替代品.这次人体皮肤细胞“直接改造”技术跨越障碍,令在实验室中培育出人造的梦想更近了一步.