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干細胞研究開辟第二戰(zhàn)場克隆羊技術(shù)路線

84農(nóng)業(yè)網(wǎng)　　時間：2018-03-14 　　作者：佚名　　來源：網(wǎng)絡(luò)整理

從羊到猴子的跨越

如果沒有11月20日發(fā)表的兩篇論文，沙烏科萊特?米塔利波夫(ShoukhratMitalipov)將會是這段時間內(nèi)最受矚目的干細胞研究科學(xué)家。

11月14日，這位美國俄勒岡州國家靈長類動物研究中心的科學(xué)家在《自然》雜志上發(fā)表論文，宣布成功得到了恒河猴的克隆胚胎，這是科學(xué)家首次從靈長類動物上克隆到可存活的胚胎。當然，2004年，韓國的黃禹錫曾宣布他領(lǐng)導(dǎo)的研究小組得到了首個人類克隆胚胎，但正如人們后來所知的那樣，這項成果是偽造的。靈長類動物的克隆胚胎研究依然是一個大難題，不少科學(xué)家認為這與牛羊克隆不一樣。

米塔利波夫的成果是杰出的。他運用傳統(tǒng)的體細胞核轉(zhuǎn)移技術(shù)，將恒河猴的皮膚細胞移植入卵細胞中，并將這個細胞培育成胚胎，從中提取出胚胎干細胞。這與1996年英國人造出多利羊的技術(shù)沒有太大區(qū)別，但是米塔利波夫改進了一些步驟，令這項技術(shù)得以在猴子上實現(xiàn)(雖然成功率依然不高)。

11年了，干細胞研究科學(xué)家終于艱難地實現(xiàn)了從羊到猴子的跨越，令人們意識到人克隆胚胎技術(shù)可能即將出現(xiàn)。從克隆胚胎中可以提取到全能性的胚胎干細胞，用于一些重大疾病如阿爾海默茨癥的治療，可謂意義遠大。但是不可避免地，新一輪關(guān)于人類克隆的倫理爭論又開始了。

里程碑式的進展

然而僅僅過了一周，這些爭論就像被戳了一下的氣球，癟到一邊去了。11月20日，日本京都大學(xué)的山中伸彌(ShinyaYamanaka)和美國威斯康星大學(xué)的詹姆斯?湯姆森(JamesThomson)分別在《細胞》和《科學(xué)》雜志上發(fā)表重量級論文，宣布他們用基因改造的手段，將人類體細胞改造成了類胚胎干細胞，在功能上幾乎可以和胚胎干細胞相媲美。

這項差不多的結(jié)果在兩個實驗室同時得到，造假的可能性當然極小。可以說，干細胞研究領(lǐng)域一下子有了一種全新的獲得胚胎干細胞的方法：不需要用到人的卵細胞，也不需要培育人類胚胎并將它破壞，更不用費盡法子去制造人獸混合細胞了。之前所有的倫理爭論都可偃旗息鼓，這無疑是個里程碑式的進展。

在得知這個消息后，“多利羊之父”、英國蘇格蘭愛丁堡大學(xué)教授伊恩?威爾莫特(IanWilmut)隨即宣布放棄用體細胞核轉(zhuǎn)移技術(shù)研究胚胎干細胞，他認為新的方法才是今后治療疑難病癥的關(guān)鍵。

美國先進細胞技術(shù)公司的首席科學(xué)家羅伯特?蘭扎(RobertLanza)稱贊道，這項工作“在生物學(xué)上的價值相當于萊特兄弟的飛機首航”。

面臨多重阻礙

對這一突破，最高興的可能是美國總統(tǒng)布什。6年多來，雖然備受抨擊，布什卻一直堅持反對人類胚胎干細胞研究，認為取得胚胎干細胞的過程會涉及“創(chuàng)造”和“殺害”生命。布什曾動用否決權(quán)，禁止聯(lián)邦經(jīng)費資助胚胎干細胞研究，后來在2001年稍作讓步，同意科學(xué)家可用聯(lián)邦經(jīng)費研究之前已有的人類胚胎干細胞株。布什堅信，總有一天，科學(xué)家會找出不用摧毀胚胎就可獲得胚胎干細胞的兩全之法，如今這句話終于應(yīng)驗。

然而正是由于面臨多重阻礙，胚胎干細胞研究才一直進展遲緩。一方面，科學(xué)家難以申請到大量經(jīng)費研究人類胚胎干細胞，而另一方面，由于這項研究成功率不高，需要大量的人類卵子，所以研究開銷巨大。這些困難在阻撓干細胞研究進展的同時，也迫使科學(xué)家們開始動別的腦筋。

一個方法是讓動物代替人類作為“克隆木馬”。

內(nèi)華達大學(xué)的教授艾斯梅爾?扎加尼(EsmailZanjani)多年來致力于在綿羊胚胎中培養(yǎng)人體細胞，他將人體的骨髓干細胞注入綿羊胚胎，曾獲得人類細胞高達15%的綿羊。通過這種方法，有可能利用綿羊培養(yǎng)人類器官，并克服器官移植的排斥問題。但是，反對者卻對此抱強烈的懷疑態(tài)度，人羊混合的前景也讓人們恐懼。此外，也有不少研究者將人類的體細胞移植入動物(如兔、羊)的卵細胞中，利用動物卵細胞中的一些因子，對人類體細胞核重編程，培育出胚胎。但是，人獸混合細胞同樣很難被人們接受，技術(shù)上也面臨不少問題。

開辟第二戰(zhàn)場

山中伸彌和湯姆森的方法可以說是另辟蹊徑。

體細胞是一種已經(jīng)分化得十分成熟的細胞，相當于命運已經(jīng)定型。但是，山中伸彌和湯姆森用逆轉(zhuǎn)錄病毒為載體，將四個不同作用的關(guān)鍵基因轉(zhuǎn)入體細胞內(nèi)，令其與原有基因發(fā)生重組，竟然能讓體細胞重新返回到“生命原點”，變成一個多功能的干細胞，具有胚胎干細胞的特性。這種細胞，人們稱之為誘導(dǎo)性多功能干細胞(iPS)，它們就像是失憶了一樣，忘記了自己先前的身份，重新“從零開始”。

這種方法似乎簡單得令人驚嘆，然而甚至在一年前也沒有人敢說這樣做能夠成功。

曙光初現(xiàn)是在2006年8月。當時，山中伸彌首先報道，他所在的研究組以經(jīng)過改造的逆轉(zhuǎn)錄病毒作為“運輸車”，在小鼠尾尖成纖維細胞中引入四個轉(zhuǎn)錄因子基因，這樣得到的新“皮膚細胞”具有干細胞的特性――能夠分化出其他類型的細胞。可是，它們?nèi)匀缓团咛ジ杉毎兄^大差異，也無法培育成鼠胚胎。然而，這是相當重要的第一步，破除了人們對胚胎干細胞的“迷信”。許多人認為這才是“干細胞萊特飛機”的處女航。

這篇論文的發(fā)表直接催生了干細胞研究領(lǐng)域的“軍備競賽”，許多科學(xué)家的第一反應(yīng)是“這怎么可能”，一些大實驗室立即著手相關(guān)的工作。

2007年6月，山中伸彌的實驗室和美國哈佛干細胞研究所、懷特黑德生物醫(yī)學(xué)研究所等機構(gòu)相繼發(fā)表了進一步的研究工作。這一次，科學(xué)家們還是用這4個基因，但是獲得了真正多能性的干細胞，并且能夠進入種系――將這些皮膚細胞植入到早期胎兒小鼠，它們能和真正的胚胎干細胞一樣發(fā)育，參與形成胎兒小鼠的身體各部分。可以說，條件已經(jīng)水到渠成。

接著就是四個多月后的這兩篇新論文。山中伸彌從一位36歲婦女的臉部皮膚和一位69歲男性的結(jié)締組織中提取細胞，而湯姆森選擇的是胎兒皮膚細胞和一個新生兒的包皮細胞。不過，在這次的“研究搶灘”中，湯姆森小組略占上風(fēng)，因為山中伸彌小組還是用最初的四個基因(Oct3/4，Sox2，c-Myc和Klf4)，湯姆森選擇的基因則有兩個不同(Oct4，Sox2，Nanog和Lin28)，這些基因就像開關(guān)一樣開啟了細胞“返老還童之途”，然而，c-Myc基因是一個劣質(zhì)開關(guān)，它的引入可能會帶來癌癥等副作用。

俞君英的貢獻

激烈的研究撞車令參與這項競爭的科學(xué)家們都繃緊了筋。俞君英說，最近兩年內(nèi)她每天在實驗室工作十幾個小時，常常放棄節(jié)假日。俞來自中國浙江諸暨，1997年畢業(yè)于北京大學(xué)生物學(xué)系，同年前往美國賓夕法尼亞大學(xué)攻讀博士。她在2003年加入了湯姆森的實驗室，目前在實驗室擔(dān)任助理研究員。

俞君英是湯姆森小組發(fā)表在《科學(xué)》雜志上那篇論文的第一作者和共同通訊作者，這也說明她承擔(dān)了實驗的主要工作。她在郵件里寫道，當時“我獨立提出了實驗思路，這是項工作量極大的計劃，我認為這是研究重編程問題的惟一途徑。沒有料到會有人在小鼠上做同樣的工作。因為小鼠的實驗研究周期較短，方法較為簡單，因此日本的研究小組得以搶得先機，幸好我們沒在人類細胞的研究上落后”。

今年7月俞君英終于完成了這部分工作。她興奮極了，但首先想到的慶祝活動是回家美美睡了一覺。俞君英希望過些時候能有時間看看書、看看電視，去附近的密爾沃基看一場易建聯(lián)的比賽。但是生物學(xué)研究競爭相當激烈且耗費時間，她要隨即投入下一階段的研究。

一個新的起點

不過新的發(fā)現(xiàn)并非完美。干細胞轉(zhuǎn)化的成功率非常低，而且由于使用了逆轉(zhuǎn)錄病毒作為基因載體，會引發(fā)致癌基因的活性。在京都大學(xué)培育的老鼠中，有20%產(chǎn)生了腫瘤，如果應(yīng)用到人身上同樣可能誘發(fā)癌癥。

俞君英也對《南方周末》表示，改善基因轉(zhuǎn)入的方法是下一步工作的重點，并且還需要進一步證明誘導(dǎo)性多功能干細胞與胚胎干細胞的相似性，但是她覺得兩者“在臨床應(yīng)用上區(qū)別不大”，“誘導(dǎo)性多功能干細胞應(yīng)該能夠完全代替胚胎干細胞”。

俞君英認為“這一技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用還處于起步階段”，對于器官移植來說，“目前的方法僅僅解決了免疫排斥問題”，剩下面臨的問題則與胚胎干細胞研究面臨的問題一樣，因而“現(xiàn)在討論利用這些干細胞培育人體器官并進行移植還為時過早，第一步的應(yīng)用會在一些疾病模型的藥物檢測方面”。

但是這項成果會成為干細胞研究領(lǐng)域的一個新的起點。接下來，很多實驗室都將以此為基礎(chǔ)進行更有突破性的研究。一旦解決相關(guān)的技術(shù)問題后，傳統(tǒng)的人胚胎克隆技術(shù)因為存在倫理問題，并且耗資太貴，將“不再有必要”。

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