利用皮肤细胞研制出类胚胎干细胞

        11月20日，美国和日本的两个科学小组同时宣布，它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伦理争议，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。

　　美日科学小组选择的皮肤细胞组织有所不同。日本京都大学教授山中伸弥领导的研究团队选择了来自一名36岁妇女的脸部细胞，美国威斯康辛大学俞君英领导的研究团队则使用了新生儿的包皮细胞。

　　美日研究团队均利用逆转滤过性病毒将四个基因注入皮肤细胞内，这些特定基因能启动和关闭其他基因，最终产生出类似胚胎干细胞性能的细胞。这是继5个月前科学家宣布成功将老鼠皮肤细胞变成类似胚胎干细胞后，美日研究团队竞相通过人类皮肤细胞获得干细胞所取得的难分伯仲的重大成就。

　　这项新研究成果显示，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，但却能避免克隆方式引发的诸多问题，使用皮肤细胞可以让医生利用特定病人的基因密码制造干细胞，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兹海默症、糖尿病、癌症等病因。

　　现阶段，这项技术需要扰乱皮肤细胞的DNA，具有引发癌症的风险。但专家表示，DNA扰乱只是这项技术的副产品，相信在未来一定能加以避免。一直致力于从克隆胚胎中获取人类干细胞的美国先进细胞科技公司生物学家兰萨表示，该项研究突破是一个重大的科学里程碑，相当于生物学领域的“莱特兄弟发明的首架飞机”。

　　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。美国和日本的两个研究小组11月20日分别发表论文，宣布成功把普通的人体皮肤细胞转化为了具备胚胎干细胞功能的新型“万能细胞”。这一被学界称为生物科学“里程碑”的重大突破有望帮助科学家绕过克隆技术的伦理、道德纷争，为医学应用打开大门。

　　成果  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20日分别在美国《科学》杂志和《细胞》杂志上发表了关于同一研究成果的报告：科学家把从人体上提取的皮肤细胞注入特定基因，成功改造成干细胞。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，有望最终培育成人体组织或器官。

　　身在美国的中国籍科学家俞君英博士领导了美国小组参与研究。俞君英毕业于北京大学，是2003年到汤姆森研究室开始工作的，同时也开始了这个新项目的研究。俞君英介绍,除了她之外，研究小组里还有其他中国研究员。

　　前景  可用于器官移植

　　这种“万能细胞”名为“IPS”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。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。

　　评价  代表一个医学新时代

　　20日，美国白宫就此项研究发表声明，称“这是一项在符合伦理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’技术跨越伦理障碍，令在实验室中培育出人造人体器官的梦想更近了一步。布什总统也为此感到高兴。”

　　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。”几天前，威尔默特刚刚宣布放弃人类胚胎干细胞克隆技术研究，转而利用“万能细胞”。

　　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。”

　　风险  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。

　　另一种风险与伦理有关，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”。

　　两组研究不谋而合

　　据美国媒体11月21日报道，来自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20日分别在美国《科学》杂志和《细胞》杂志上发表了关于同一研究成果的报告，在这场科研竞赛中“同日撞线”，并将分别获得专利。

　　不仅如此，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”来自一名新生儿的阴茎包皮，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IPS细胞的基因组合和最终发展出的人体组织细胞也不同。

　　人造器官梦想近了

　　20日，美国白宫也就此项研究发表声明，称“这是一项在符合伦理道德的研究中取得的重大进展。布什总统也为此而感到高兴”。布什政府此前一直坚决反对以治疗性克隆为手段的胚胎干细胞研究，而这也被民主党攻击为“阻碍科学进步”。美国有线电视新闻网在报道中称“这项成果是平息争论的开始”，并认为干细胞问题有可能不再成为把国人“一分为二”的重大问题。

　　干细胞是未分化的原始细胞，通常分为三类，即全能干细胞、多能干细胞和专能干细胞。其中，全能干细胞主要就是胚胎干细胞。如果与克隆技术相结合，胚胎干细胞便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而得到了彻底解决。

　　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”技术跨越伦理障碍，令在实验室中培育出人造人体器官的梦想更近了一步。

        在最新一期的《Cell》和《科学》（11月22日在线版）杂志上，分别来自日本和美国的两个研究组通过独立研究，首次利用人体表皮细胞制造出了类胚胎干细胞。这一技术有望用于特定疾病的干细胞研究和治疗，并且避开了利用晶胚或卵母细胞获得胚胎干细胞的伦理争议。

        日本京都大学再生医科学研究所教授Shinya  Yamanaka等研究人员及美国威斯康辛大学研究小组于21日分别表示，已成功通过对人类皮肤细胞进行基因操作，制成与胚胎干细胞(ES细胞)一样可分化构成其它类型细胞的人工干细胞。这种人工干细胞与ES细胞不同，它在制作时不需使用人类受精卵或卵子，避免了诸多伦理及道德问题。

        Shinya  Yamanaka等研究人员使用特殊病毒在成人皮肤细胞中植入四种遗传基因进行培养后，制成了具有与ES细胞类似性质的干细胞。这种干细胞在保持未分化性质的同时不断增殖，并可成长为多种类型的细胞。威斯康辛大学研究小组利用病毒在胎儿及新生儿皮肤细胞中植入四种基因进行培育，也获得了同样的干细胞。

        去年6月，Shinya  Yamanaka所在小组率先通过在白鼠皮肤细胞中植入与此次相同的四种基因制成了人工干细胞。此后，各国就利用人类细胞制成干细胞的课题展开了激烈竞争。

        在最新的研究中，Yamanaka小组和美国威斯康辛大学James  Thomson领导的小组首次独立实现了利用人类细胞制造iPCs的壮举，也就是说，这项科研竞赛以平局收场。

        Yamanaka小组利用此前的4种基因副本——Oct3/4，Sox2，c-Myc和Klf4，导入方式也与此前的小鼠实验类似，只不过实现基因重组的细胞分别来自一位36岁妇女的表皮和一位69岁男性的结缔组织。研究人员表示，利用该技术，大约每5000个细胞就能制造一个iPC细胞系，这一高效率保证他们在每项实验中都能得到数个细胞系。相关论文在线发表于《细胞》上。

        美国加州再生医学研究院的Richard  Murphy评价说，Yamanaka博士和他的研究组创造了干细胞领域的又一个极其重要的贡献。他们的结果为制造多功能细胞的替代资源用于人类患者开启了一道大门。但是，目前仍然还需要彻底分析和了解这些诱导的多功能细胞的能力到底有多大。

        接下来，Yamanaka的研究组将会研究这些细胞如何分化成其他类型的细胞，并最终知道它们如何能够用做疾病模型和治疗工具。

        来自威斯康辛的Thomson小组则独自确定了14种新的候选重组基因。通过系统的排除过程，他们最终也使用了4个基因OCT3，SOX2，NANOG和LIN28，其中前两个和Yamanaka小组是相同的。Thomson和同事利用的是胎儿皮肤细胞以及一个新生儿的包皮细胞。与Yamanaka小组相比，这项研究需要1万个细胞才能分离出一个iPC细胞系，但对实验而言已经足够了。利用新的程序重调技术，威斯康辛研究组发展出8个新的干细胞系，而且其中一些细胞系已经培养了22周的时间。该成果将发表在12月21日的《科学》杂志的印刷版上。

        尽管这项成果将会加速新的细胞疗法的研究，但Thomson表示，还需要更多的工作来精炼这项技术，以防止被引入基因与细胞基因组发生融合。另外，为了确保治疗的安全性，还需要开发出能够移除病毒载体的方法。（生物通雪花）

  日本和美国科学家进行的两项独立研究，首次利用人体表皮细胞制造出了类胚胎干细胞。这一技术有望用于特定疾病的干细胞研究和治疗，并且避开了利用晶胚或卵母细胞获得胚胎干细胞的伦理争议。相关论文分别在线发表于《细胞》和《科学》杂志。

  近些年来，从事干细胞研究的科学家已经试图将一些正常的体细胞直接转化为诱导多能性干细胞（induced  pluripotent  cells，简称iPCs），它们具有类似胚胎干细胞（ES）的功能。2006年3月，日本京都大学的Shinya  Yamanaka领导的研究小组在小鼠尾部细胞中插入一个四基因联合体，成功得到了类胚胎干细胞。2007年6月，Yamanaka和麻省理工学院Rudolf  Jaenisch以及哈佛大学Konrad  Hochedlinger领导的三项研究，改进了导入4种基因的载体以及iPCs的选择标记，并且证实了利用小鼠表皮细胞制得的iPCs确实是多能性的，具有分化成各种组织的潜力。

  在最新的研究中，Yamanaka小组和美国威斯康辛大学James  Thomson领导的小组首次独立实现了利用人类细胞制造iPCs的壮举，也就是说，这项科研竞赛以平局收场。

  Yamanaka小组利用的依然是此前的4种基因副本——Oct3/4，Sox2，c-Myc和  Klf4，导入方式也与此前的小鼠实验类似，只不过实现基因重组的细胞分别来自一位36岁妇女的表皮和一位69岁男性的结缔组织。研究人员表示，利用该技术，大约每5000个细胞就能制造一个iPC细胞系，这一高效率保证他们在每项实验中都能得到数个细胞系。相关论文在线发表于《细胞》上。 (责任编辑：泉水)

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