2012年诺贝尔生理学或医学奖授予了英国科学家约翰·戈登(John Gurdon)和日本科学家山中伸弥(Shinya Yamanaka),以表彰他们在细胞重编程领域的开创性发现。他们证明了成熟的成体细胞可以被重新编程为幼稚的多能状态,即诱导多能干细胞(iPSCs)。这一突破为再生医学带来了新的曙光,尽管仍面临一些挑战。
干细胞理论最早可追溯到19世纪末,干细胞被视为替代受损组织的潜在来源,可用于治疗心脏病、脊髓损伤、帕金森病甚至脱发等多种疾病。然而,由于早期研究依赖于胚胎干细胞,伦理争议一直阻碍其进展。直到2010年,首个针对视网膜疾病的人类干细胞试验才得以启动。
牛津大学伦理学教授Julian Savulescu指出,2006年山中伸弥成功构建iPSCs后,伦理争议得以缓解,因为这些细胞来源于成体细胞而非胚胎。普通皮肤细胞即可作为原材料。Savulescu表示:“许多人反对为研究而构建胚胎,认为这是对人类的残杀。”美国总统小布什曾限制政府对人类胚胎干细胞研究的资金投入,直到2009年奥巴马总统上台后才解除限制。去年,欧洲最高法院禁止干细胞专利的决定令科学家遗憾,但受到天主教徒欢迎。
经过多年实验室研究,干细胞已谨慎进入人体测试阶段。2010年,美国生物技术公司ACT启动了全球首个针对视网膜疾病致盲患者的干细胞试验。去年,美国医生向16名心脏病患者输入心脏干细胞,恢复了心肌活力和泵血能力。在瑞典,一名36岁男子接受了覆盖自身干细胞的人工气管治疗。然而,目前尚无涉及iPSCs的小规模临床试验。研究人员坦承,这一新兴技术仍有许多未知之处,所有问题必须解决后才能进行人体测试。
早期研究发现,在实验室小鼠中,iPSCs会形成肿瘤,这一问题与重编程过程中使用的基因和逆转录病毒有关。牛津大学干细胞研究所主任Paul Fairchild解释说:“为了生成iPSC,我们不得不通过导入至少三个不同基因对成体细胞进行遗传修饰。”这一过程可能增加细胞癌变风险,是主要安全性问题。支持iPSCs的观点认为,由于细胞源自自身DNA,免疫系统应能接受而不攻击。但去年一项研究发现,某些类型的iPSCs可能受到免疫系统排斥。加州大学圣地亚哥分校的徐洋教授表示:“来自iPSCs的细胞完全免疫耐受的假设在考虑人体试验前必须重新评估。”
今年二月,萨克生物研究所的Joseph Ecker领导的研究发现,成体细胞转化为干细胞并不完全,DNA错误出现在表观遗传组区域,这是一种调控基因活性的开关系统。Fairchild乐观地认为:“许多科学家正在努力克服这些障碍,这只是时间问题。”