2009年,中国科学家的两项突破性研究为干细胞生物学树立了新的里程碑。北京生命科学研究所的高绍荣研究员与中国科学院动物研究所的周琪研究员分别领导团队,利用诱导多能干细胞(iPS细胞)成功培育出活体小鼠,首次以国际公认的“黄金标准”证实了iPS细胞具有与胚胎干细胞同等的全能性。这一成果不仅绕开了胚胎干细胞研究长期面临的伦理争议,更为未来再生医学开辟了崭新的路径。
所谓iPS细胞,是指通过向已分化的体细胞(如皮肤细胞)导入特定转录因子,使其重编程回归到类似胚胎干细胞的多能状态。2006年,日本科学家山中伸弥率先在小鼠中实现这一技术,随后在2007年与美国团队同时成功制备人类iPS细胞。然而,iPS细胞是否真的能像胚胎干细胞一样分化为机体所有细胞类型并支持完整个体发育,始终缺乏直接证据。周琪与高绍荣团队采用的“四倍体补偿实验”正是检验全能性的黄金标准:将iPS细胞注入不能独立发育为个体的四倍体囊胚中,观察其能否独自发育成完整个体。
周琪团队通过对小鼠胚胎成纤维细胞进行重编程,获得37株iPS细胞,将其中的6株注入1500多个四倍体胚胎,最终产出27只活体克隆小鼠。其中第一只被命名为“小小”,存活个体具有正常生殖能力,已繁殖出数百只健康后代。高绍荣团队用类似方法也获得两只克隆鼠,一只存活并成功配种。相关研究分别发表于《自然》和《细胞·干细胞》杂志。美国《科学》杂志高度评价,称其为“世界上第一次获得完全由iPS细胞制备的活体小鼠,有力证明iPS细胞具有真正的全能性”。
这项成就标志着中国在干细胞研究领域跻身世界前列。上海干细胞研究所副所长韩伟教授指出,用成体细胞培育活小鼠的成功率极低,中国科学家攻克了国外同行未能解决的难题。自那时起,iPS细胞技术突飞猛进:2012年,山中伸弥因iPS细胞研究获得诺贝尔生理学或医学奖;后续研究陆续实现了iPS细胞分化为心肌细胞、神经细胞、视网膜细胞等,并进入临床试验阶段,用于治疗帕金森病、黄斑变性、糖尿病等疾病。同时,安全性的提升——如非整合重编程方法、小分子替代转录因子等——使iPS细胞离临床转化更近一步。
尽管iPS细胞避开了胚胎破坏的伦理困境,但学术界和公众对其潜在应用仍保持审慎。部分学者担忧,iPS细胞技术与传统克隆在本质上均能创造与供体基因相同的个体,可能被滥用于人类生殖性克隆。对此,周琪团队成员曾凡一强调,“将iPS细胞用于人类繁殖是不道德的,科学必须遵守道德底线”。伦理学家则普遍认为,iPS细胞技术弥合而非加剧了生命价值的分歧。高绍荣总结道:“我们的工作正是为了消除伦理争端,因为我们可以不再用胚胎。”