2007：干细胞奇迹之年

　　

生物通报道：10月《新闻周刊》亚洲版撰写封面文章指出，如果说物理学研究主宰了整个20世纪，那么生命科学研究将主宰整个21世纪，现2007年即将结束，那么今年生命科学研究的关键词是什么呢？关注度最高的新闻人物又有哪些呢？2007生命科学十大新闻评选即将在生物通拉开帏幕，通过网友投票及专家参考意见，我们将选出2007年最受瞩目的生命科学事件，以及科技风云人物，敬请关注。

12月《时代》杂志评出了2007年十大科学发现，其中指出，两本权威期刊《Cell》及《Science》在11月20日同时刊出来自美国及日本两个研究团队的报告，证实皮肤细胞经过“基因直接重组(direct reprogramming )”后可以转化成为具有胚胎干细胞特性的细胞。这项发现一方面解决了利用胚胎进行干细胞研究的道德争议，另一方面也使得干细胞研究的来源更不受限。分属京都大学及威斯康辛大学麦迪逊分校的两个团队虽然独立研究，但使用的方法几乎完全相同，更巧合的是竟然同时分别被两本期刊审核通过，证明基因直接重组技术的确有效。他们所使用的方式都是利用病毒将四个基因送入皮肤细胞，促使普通的皮肤细胞产生变化，最后成为带有胚胎干细胞性质的细胞，称为诱导式多能性干细胞（iPS）。

同样是11月，发表在另一重要期刊《Nature》上的一篇文章发现，利用一种被称为“体细胞核移植”的技术创造胚胎干细胞，研究人员在猴子身上成功进行了试验，第一批原始胚胎已经克隆出来（所谓“体细胞移植”指的是将人体细胞的细胞核取出，将其放入一个未受孕的卵子中，最终成功孕育出一个新胚胎干细胞）。

而提前两个月，10月颁布的诺贝尔医学/生理学奖虽然颁给了在基因靶向技术领域有杰出贡献的科学家，但是三位科学家中的一位也是由于将干细胞研究与基因重组技术结合起来而得以分享这一国际最重要的科学奖项。

再往前倒数4个月，《Nature》上的一篇文章纠正了克隆领域一个长期存在的误解。自从上个世纪80年代初所做的第一批核转移实验以来，人们普遍认为，成功的动物克隆和胚胎干细胞系生成需要将体细胞核转移进一个受精的减数分裂卵母细胞中。而这篇文章通过利用小鼠细胞所做的一系列实验证明，重组活动在受精之后还在合子（受精卵）中继续进行。这一发现对于了解核重组和克隆动物的生物学具有重要意义。他们的实验结果还表明，科学研究中实际上可以不用让妇女捐献卵母细胞，因为那些被进行人工受精的诊所放弃的受精卵、或者胚胎卵裂球也许就可以作为合适的接受细胞来生成定制的人类胚胎干细胞系。

从这些倍受关注的研究成果中，我们不难看出2007年干细胞研究的关键词就是绕道而行，避开谴责，总结以上的成就其实今年干细胞研究最大突破就是在不破坏细胞胚胎的前提下提取可以复制成器官或组织的细胞。

在上世纪50年代，科学家就发现移植含有造血干细胞的骨髓，可以治疗血液系统疾病。但是像造血干细胞这种成体干细胞，通常只能分化为某一特定组织的细胞，因此在医学应用上仍然有着很大的限制。

胚胎干细胞（ES）的出现，则为人类带来了新的希望。这种被俗称为“万能细胞”（universal cell）的细胞，从理论上讲，可分化为人体220种细胞中的任何一种，并发育为相应组织器官，从而用来治疗组织器官缺损或功能障碍等疾病。

早在1998年，作为胚胎干细胞研究的先驱之一，威斯康星大学的汤姆森教授和霍普金斯大学（Johns Hopkins）的约翰·吉尔哈特（John Gearhart），就分别利用试管婴儿诊所剩余的胚胎和流产胎儿组织，成功地分离出胚胎干细胞并成功建立细胞系。此后近十年的时间内，胚胎干细胞的研究一直是国际医学界的宠儿。

然而，如果将这类外来的胚胎干细胞应用于临床，仍然会遇到和器官移植一样的问题——患者会产生免疫排斥反应。为解决这一难题，科学家们只得走上了另一条荆棘之路——“治疗性克隆”（therapeutic cloning）。即通过体细胞核移植技术，从患者身上取出体细胞，将其细胞核植入去核的供体卵母细胞，从而获得早期人类胚胎，然后再从中培育“患者自身的”胚胎干细胞供医学临床使用。

不过，由于提取胚胎干细胞需要借助胚胎并会破坏胚胎，因此在美国、德国等国家，都引发了持续而广泛的政治和伦理争议。在很多人看来，哪怕只有数天的胚胎，也都已经具备了生命的内涵。

在技术上，科学家们试图克隆人类甚至其他灵长类动物的努力，也遭遇到很多之前没有预料到的巨大困难：其成功率与克隆牛、羊等相比要低得多。因此，2004年韩国首尔大学黄禹锡教授为首的团队在《Science》杂志上宣布成功克隆出人类胚胎曾引起巨大轰动。但不幸的是，后来这一成果被证实存在造假行为。

直到今年，研究人员才终于在克隆人类胚胎的道路上迈出了重要一步。他们的方法是，诱使这些细胞忘记各自目前的身份，记起它们当初在胚胎里时所扮的角色。换句话说，研究人员让这些细胞变回到原来的干细胞状态。具体做法是：研究人员借助逆转录酶病毒为载体，把4种基因注入皮肤细胞。这些特定基因能够“重组”皮肤细胞的基因，从而得到特定类型的人体干细胞。不过，两个研究小组利用的基因“鸡尾酒”有所不同。美国研究人员选择了一个28种基因组合，日本研究人员则选择了4种基因。这两种方法得出的结果一样。他们都成功地把普通人体皮肤细胞改造成干细胞。从理论上说，这种干细胞的功能类似通过胚胎克隆技术取得的胚胎干细胞，能够最终培育成人体组织或器官。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。而据专家分析，与京都大学的方法比较起来，美国研究人员使用的方法可能更略胜一筹，因为副作用更小一些。

然而，许多科学家们都要犹豫在人类进行这项研究，因为这需要妇女经受一个具有健康风险的不适过程，总而言之，虽然研究团队利用304个卵细胞获得了两个原代胚胎干细胞系，但研究人员仍然不知道这一特例的成功与其它大部分的失败的关键区分是什么，因此也许要建立人类胚胎干细胞系也需要相似数量的卵细胞。尽管如此，许多科学家认为利用这种方法生产人类干细胞前途光明，也许未来的某天我们就可以摆脱伦理限制，利用干细胞为人类做更多贡献。
（生物通：张迪）