2012年的诺贝尔生理或医学奖颁给了两位干细胞研究的开拓者:约翰•戈登(John Gurdon)和山中伸弥(Shinya Yamanaka),以表彰他们在“体细胞重编程”领域做出的革命性贡献。
重编程的细胞可再次获得多能性,具有分化为各种成熟细胞类型的能力。研究者们希望能将这种技术应用于组织再生医疗领域,能够替换人体受损或病变的组织和器官。
获奖者之一戈登早在50年前首先发现了细胞的重编程能力。当时,科学家们普遍相信细胞分化过程是不可逆的,而戈登勇于挑战传统的精神开创了新的研究领域。他将蝌蚪的小肠细胞核移植到去核的蛙卵中,该过程逆转了小肠细胞核的细胞钟,已经分化成熟的小肠细胞核表现出了卵细胞核的特性,最终形成的“重组卵细胞”成功发育成了成熟的蛙。戈登的研究一经发表就引起了不少的质疑。直至1996年,在经历277次失败的尝试之后,第一只克隆哺乳动物多利羊的诞生才验证了戈登的结论。但就细胞核转移的克隆技术而言,哺乳动物细胞比戈登所利用的蛙细胞更难控制。直至今日,哺乳动物的克隆仍可谓是一件“碰运气”的事。
因此,科学家们渴望改进该领域的研究技术并深入探索其中的分子机制。在这个过程中,日本京都大学的山中伸弥做出了杰出的贡献。山中伸弥利用小鼠细胞来鉴定那些维持胚胎细胞未成熟状态的基因并检测是否有基因能够重编程成熟细胞使其获得多能性。经过多年的努力后,山中伸弥在2006年加拿大多伦多举办的国际干细胞研究大会上发表了他的研究成果:只需要激活4个基因就能使成纤维细胞转变为多功能干细胞。这类诱导性多功能干细胞(induced pluripotent stem,iPS)细胞能够被诱导为各种类型的成熟细胞,包括神经和心脏细胞。该研究报告震惊了在场的所有听众,兴起了iPS细胞的研究热潮。这一研究成果在全世界被广泛应用,因为其免除了使用人体胚胎提取干细胞的伦理道德制约。
戈登是一位极具幽默感的英国绅士。即将80岁高龄的戈登在他所领导的研究所内仍在探索青蛙细胞重编程的分子机理。而刚满50岁的山中伸弥同样受到其同事的一致好评,形容他:总是穿着得体、温文有礼而一丝不苟。在诺贝尔奖采访中,山中伸弥说他接到获奖电话时正在打扫屋子。山中伸弥的iPS细胞研究受到日本政府大力的支持,致力于建立干细胞库应用于临床。
两位获奖科学家都意识到将他们的研究发现转化应用于再生医疗仍需时间。戈登在获奖后的采访中说道:“这就是为什么必须支持基础科研的原因——任何科研发现真正产生医疗效应往往需要一段很长的时间。”
对于山中伸弥的iPS细胞研究,本期刊早在2006年即开始报道并一直关注随后的研究进展,有兴趣的读者可查阅本期刊文章:《为体细胞重新编程》 (2006);《克隆你自己终于变得简单了》(2007);《病人皮肤细胞诱导出干细胞》(2008) 。当时我们就曾预言山中伸弥的iPS细胞技术意义非同小可,有望获诺贝尔奖。本期刊曾多次成功预测到诺贝尔奖,包括:TOLL受体、荧光蛋白、小分子RNA、艾滋病毒、DNA端粒、试管婴儿。如今,iPS细胞研究再次被成功预测!(作者:沈颖)
参考文献:《Nature》2012;490:151