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克隆与干细胞学者获诺贝尔医学奖

时间:2012-10-10 13:56来源:纽约时报中文网   作者:未知 点击: 282次

周一,两位科学家因帮助奠定了再生医学的基础而被宣布授予诺贝尔生理学或医学奖。再生医学的理论是通过自身细胞生成的组织重建身体,它是一个研究热点,但离成为现实还相距甚远。获奖的两位科学家分别是英国剑桥大学(University of Cambridge)的约翰·B·格登(John B. Gurdon)和日本京都大学(Kyoto University)的山中伸弥(Shinya Yamanaka)。

他们的发现涉及操控活细胞,是克隆动物和生成干细胞技术的核心。干细胞是身体中生成成熟组织的原始细胞。格登博士是世界上克隆动物(青蛙)的第一人,山中博士则发现了使成熟细胞回到原始状态的蛋白质。他们获得诺贝尔奖的消息在斯德哥尔摩揭晓。

两人都曾克服了人生的不利开局。格登博士小时候被告知他完全不适合学习生物学,而山中博士则在接受了外科医生训练之后,却发现自己对此并不在行。

他们开发的技术涉及生命的起源,这也引发了一些人的担忧。基于伦理或宗教原因,这些人担心科学家介入自然的奥秘太深,并在人工创造生命上走得太远。

格登博士的发现来自1962年。当时,他使用一只青蛙的成熟细胞培养出活蝌蚪。由于这违背了教科书里的定论,即成熟细胞不可逆地具有某些特定的功能、且不可能产生新功能,他的研究一开始遭到了质疑。(他的获奖是诺贝尔奖首次被授予克隆领域的研究者。)

格登博士采用的技术是,从青蛙的成熟肠细胞中提取包含其DNA的细胞核,然后将这个核注入一个移除了自身细胞核的青蛙卵细胞中。结果显示,这个新卵能够重新编码引入的细胞核,指导其基因由肠细胞的功能转变为发育卵的功能。

但是,究竟卵细胞体如何完成重新编码的壮举呢?人们等了44年才得到答案。在这段时间里,一些分子生物学家对基因及其控制介质有了更深的理解。

2006年,山中博士利用小鼠实验发现,重新编码可以仅通过卵中四种特定的基因控制介质来完成。这些介质被科学家称为转录因子,它们是主控基因制造出来用以调控其他基因的蛋白质。山中博士将这四种介质注入一个成熟细胞,结果显示他能使其返回原始形态,也就是变为干细胞。

采用这种方法生成的干细胞称为“诱导多功能干细胞”(induced pluripotent cells),简称iPS细胞。生成后,它们能发育成身体中任意一种成熟细胞。这一发现显然具有潜在的医学价值。

生物学家希望,该技术可以让患者自己的细胞生成替代组织,以此来应对多种退化性疾病。目前看来,这仍然是遥远的前景。但这些细胞已经被证明有助于疾病起源的研究。患者的细胞在诱导下可以分化为患病组织,从而让生物学家在某些情况下可以追踪疾病的发展过程。

格登博士早期的学术生涯并未显示出远大的前途。“我认为格登有意成为科学家,但他目前的表现证明,这是种可笑的想法,”他的中学生物老师写道。“如果他不能学习简单的生物学知识,他将无法从事专业工作,这对他自己和那些教他的老师来说完全是浪费时间。”

在牛津大学,一名更喜欢他的导师鼓励他尝试把成熟细胞的细胞核移植到青蛙的卵细胞中。这样操作的目的是为了得知基因组——遗传信息——在培养过程中是保持不变还是发生了不可逆的变化。格登用成熟青蛙细胞的细胞核培养出了成活的蝌蚪,实验表明卵细胞和成熟细胞的基因组基本保持不变。

但直到他的研究被用于哺乳动物,并在1997年培育了克隆羊“多利”(Dolly),动物(包括人类)被克隆的可能性才真正进入到公众的想象空间。克隆羊出世后的第二年,人类胚胎干细胞首次得以培养,这些细胞来源于早期人类胚胎。

这两项发展引出了治疗性克隆的概念——例如,把患者的皮肤细胞注入未受精的人类卵细胞,通过重新编码让细胞回到多功能状态,从而培养出能分化出患者所需的替换组织或器官的胚胎干细胞。由于新组织携带的是患者自己的基因组,因此应该不会出现免疫排斥的反应。

但要获取人类卵细胞并不容易。当然,如果卵细胞中的相关因子能够被隔绝出来,重新编码则可能不需在人类卵细胞中完成。但这一前景看起来也相当遥远,直到山中博士发现了24个转录因子可以在病毒的携带下进入细胞,然后对细胞核进行重新编码。这24个因子最后被缩减为四个。

波士顿儿童医院(Children’s Hospital Boston)的干细胞研究员乔治·戴利博士(George Daley)称赞山中博士的试验很有创造性。那时,他和其他研究人员正试图通过每一次增加一个基因的方式来对细胞重新编码。他说,在研究基金委员会会议中,同时插入24个基因“是一种会被大家的嘲笑得体无完肤的实验”。

山中博士于1962年出生在日本大阪府,他在简短的采访中说,他接受的是成为外科医生的训练,但“由于没有天分而放弃成为外科医生”。当他看到最好的外科医生也很难救助某些病人,他决定投身基础研究,并在加利福利亚的格莱斯顿研究所(Gladstone Institutes)完成了博士后培训。

格登博士在接受采访时说,在家人和一位研究蜗牛的叔父的帮助下,他从那份生物老师意见报告的打击中恢复了过来。当被问到等待50年后才拿到诺贝尔奖有何感受,他说,“幸运的是,我还活着。” 

(责任编辑:泉水)
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