干细胞的漂亮转身

张　路

由于遭遇伦理的阻碍，干细胞研究就像鞍马上的运动员，一反传统的动作，来了一个漂亮的转体180度下马，稳稳落地，所有人都为这个高难度动作报以热烈的掌声。美国《时代》周刊在2007年底把干细胞的研究成果评为该年十大科学发现之冠，这就是皮肤细胞经“基因直接重组”后可以转化成为具有胚胎干细胞特性的细胞。

转变的信号

全能分化的干细胞无疑对于人类是一件很大的幸事，因为干细胞在治疗白血病、癌症、白癜风、心脏病、帕金森氏综合征、糖尿病、皮肤烧伤、老年性痴呆等人类许多顽症方面都有不可替代的重大作用。在上个世纪末的1999年，美国《科学》杂志甚至把干细胞研究评为21世纪10项重要的研究领域之首，而且位居人类基因组计划之上。

但是，干细胞研究一直被伦理困扰。因为，要获得全能分化的干细胞似乎非胚胎干细胞莫属。而从胚胎中提取干细胞又为世界多数国家的伦理和文化所不容。美国虽然引领着世界科技的潮流，但在干细胞研究上被伦理卡得最死。这体现在总统布什两次否决议会的推进和批准干细胞的议案。

布什于2006年7月19日首次否决了支持胚胎干细胞研究的法案，理由是这项法案支持利用无辜的人类生命为其他人牟取医学利益，谋杀(胚胎)是错误的。为了科研目的，给予生命，又让它死去，这是让人无法接受的。2007年6月20日，布什再次否决了国会提交的放宽联邦政府资助胚胎干细胞研究的法案，理由始终如一：这样的法案一旦通过并变成法律，美国纳税人的钱就会“被迫用于故意摧毁人类胚胎”，而这是他本人“不能跨越的道德底线”。

与其说这是布什的底线，倒不如说是人类伦理底线的一种反映，因为相当多的人认同布什的这一观点。于是，研究人员开始寻找其他途径。最先寻求突破的是在世界上首先创造出克隆羊多利的科学家威尔穆特。

2007年11月17日威尔穆特公开宣布不再进行细胞核转移研究。他认为，利用日本科学家的新技术可以在5年内提供一种更好的、伦理上更能被接受的医用克隆胚胎。所谓新技术指的就是日本京都大学山中伸弥教授等人研究的一种将体细胞进行基因改造而成为类似干细胞的技术，这种技术已在实验鼠身上做过试验。

威尔穆特认为，将体细胞转成千细胞的新技术是今后治疗疑难病症的关键技术，比使用胚胎干细胞更具潜在优势。

条条道路通罗马

威尔穆特的决定并非只是因为年底得知日本研究人员的研究结果才改弦易辙的，早在2007年1月和6月，干细胞研究的转身动作就基本成形，效果不错。

2007年1月7日，美国的德·科皮等人就宣布，从羊水中可以分离出多能干细胞(能分化为多种类型的干细胞)。这一发现似乎是继胚胎干细胞和成体干细胞之外的另一种获取干细胞的途径。羊水干细胞能激活人体内已知的220种专有干细胞中的绝大多数干细胞，让这些干细胞发挥作用。而且，羊水干细胞比较容易取得，可以通过产前例行的羊水诊断取得足量的羊水；另外还可在产妇生完孩子后取得。例如，现在美国每年就会有400万婴儿降生，中国每年有更多的婴儿诞生。同时，羊水干细胞不仅容易获取，还能避开伦理的争议，也就有了比较广泛的研究和医疗应用前景。

而在2007年6月美日三个研究小组就成功地把老鼠皮肤细胞改造成类似胚胎干细胞的细胞。这实际上已经为把人的皮肤细胞转成干细胞奠定了基础。因此，将人体皮肤细胞改造成几乎与胚胎干细胞具有同样功能的干细胞便是顺理成章的事。

2007年11月20日，美国和日本的两个科学小组同时宣布，他们成功地将人体皮肤细胞改造成了几乎可以和胚胎干细胞媲美的干细胞。美国威斯康星大学詹姆斯·汤姆森等人的研究发表在《科学》杂志，而日本京都大学教授山中伸弥领导的研究小组把报告发表在《细胞》杂志。两个研究小组都借助逆转录病毒为载体向皮肤细胞中植入一组4个基因，通过基因重新编码，使皮肤细胞具备胚胎干细胞的功能。而被改造过的细胞被称作“诱导性多能干细胞”(iPS细胞)

汤姆森领导的小组，从自己独自确定的14种新的候选重组基因中，最终选择出4个基因，实现了在人体细胞内的基因重组，其中前两个基因与山中伸弥小组是相同的，即0CT3和SOX2，而另两个基因是NANOG和LIN28。不过，汤姆森等人利用的是胎儿皮肤细胞以及一个新生儿的包皮细胞。与日本研究人员相比，汤姆森等人这项研究需要1万个细胞才能分离出1个iPS细胞系。汤姆森认为，虽然这一个iPS细胞系比日本研究人员的少，但从一个单独的实验足以创造出几个iPS细胞系。值得一提的是，汤姆森实验室iPS研究组的主要成员中有华裔女科学家俞君英。

而日本京都太学的山中伸弥小组使用逆转录病毒把4种基因Oct3/4、Sox2、c-Myc和K1f4转移到人的成体细胞中，而这些基因在以前对小鼠实验就获得成功，把小鼠的成体细胞转化为了iPS细胞。这一次他们实现了在人体细胞内的基因重组并把成体细胞转变为iPS细胞。成体细胞分别来自一位36岁妇女的表皮和一位69岁男性的结缔组织。相比之下，日本研究人员的成体细胞转化为iPS细胞的效率更高一些。因为，利用他们的技术，大约每5000个细胞就能制造1个iPS细胞系，这种高效能保证他们在每项实验中都能得到数个iPS细胞系。

iPS细胞成果扩大

干细胞研究的漂亮转身并不仅限于把人的成体细胞转变为iPS细胞，在此之后和之前，还有一些干细胞研究的出色成果。

紧接着皮肤细胞转为干细胞后，美国马萨诸塞州怀德海特生物医学研究所的雅各布·汉纳等人用皮肤干细胞对小鼠实验治疗镰状细胞贫血，获得初步成功。研究人员首先从患有镰状细胞贫血症的老鼠尾部提取细胞。随后在提取的患病细胞中植入4个基因，使细胞基因重新编排，变成具备胚胎干细胞功能的皮肤干细胞。通过在实验室中进一步诱导分化，研究人员把这些皮肤干细胞培养为成血细胞，以弥补引发镰状细胞贫血症的基因缺陷，并把成血细胞注入病鼠体内。结果显示，这些病鼠血液和肾功能都开始恢复正常。接受干细胞治疗的患病老鼠，在一个星期内就几乎完全痊愈。

镰型贫血症是由基因突变导致的遗传性血液疾病。异常的血红蛋白聚合，使红细胞呈现镰刀状，降低红细胞携带氧气的能力。由于血红蛋白不正常，从而产生供血供氧不足，导致患者贫弱，呼吸困难，也可能出现周期性的剧烈疼痛感，甚至肾脏也会受损，提早死亡。骨髓移植能够治疗这种疾病，但也可能引发

致命的排斥反应。

而医学界首次采用源自患病体自身细胞组织的千细胞来治疗这种遗传疾病，成功回避了利用外来血液或细胞组织可能产生的移植排斥反应。同时，把老鼠尾部细胞转变成干细胞，也避免了采用胚胎干细胞进行治疗的伦理争议。这意味着，人类镰型贫血病的治疗指日可待。

但是，如果要在人身上试用这种干细胞技术必须解决载体的安全问题。对小鼠的实验是用逆转录病毒作载体，把特殊的基因导入小鼠的皮肤细胞中，然后让皮肤细胞转变成iPS细胞，而这种细胞与胚胎干细胞几乎完全相同，能生成200多种细胞。在实验中是用化学物质使这些iPS细胞长成健康的血液干细胞，并把血液干细胞移植到老鼠的骨髓中，使老鼠体内健康的红细胞不断增加，最后治愈镰型贫血。

但是，如果进行人体实验治疗，现在还不能保证逆转录病毒这种载体对人是安全的，经过诱导的iPS细胞也有可能转变成癌细胞。如何解决载体物质是下一步要解决的问题。但已经有研究人员提出，可以用脂肪分子来代替逆转录病毒，把特殊基因带进需要改造的细胞中，诱导它们成为iPS细胞。

干细胞转身之后的兵分两路

目前，可以把干细胞研究分为两大类，一类是利用胚胎提取和创造干细胞，无论是人胚胎，还是人畜、人兽混合的胚胎，以及灵长类的胚胎：另一种就是对成体细胞加以转基因诱导，使其转变为干细胞，即iPS细胞。

与胚胎干细胞相比，iPS细胞当然在效率上占了优势。例如，2007年11月22日，美国俄勒冈国家灵长类研究中心舒克拉特·米塔利波夫及同事在英国《自然》杂志上报道他们成功地克隆出恒河猴胚胎，并提取出胚胎干细胞。这个成果表明人类在克隆人类胚胎的道路上迈出了更为重要一步。但是，这种途径与iPS细胞相比可以说效率十分低下，而且遭遇伦理困境。米塔利波夫从14只母猴那里搜集了304个卵细胞。最终才获得了两个胚胎干细胞系。这意味着，其成功率只有可怜的0.7％。

因此，克隆先驱威尔穆特表示，“考虑到这么低的效率，你会怀疑，需要多长时间，细胞核转移技术才能培育出有用的生命。”相比之下，日本京都太学教授山中伸弥采用的体细胞克隆技术要“有意思100倍”。对胚胎干细胞持否定态度的美国政府也由衷地对iPS细胞的成功表示了赞美。2007年11月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”所以，美国政府认为这才是干细胞研究的“正道”。

但是，这是否意味着iPS细胞就会从此成为主流并一花独秀呢?当然，情况并非如此。就连成功地用iPS细胞治疗小鼠镰型贫血的汉纳也表示，在继续深化iPS细胞研究的同时，应继续胚胎干细胞研究，兵分两路或多点开花也许能更早出成果。因为iPS细胞尚不能完全取代胚胎细胞克隆技术。而且，很多研究人员认为，iPS细胞实际上还只是干细胞研究的一个分支。

对这个问题的解读是，尽管iPS细胞是一个漂亮的转身，但其自身仍存在不少问题，需要数年时间才可能把这项技术安全应用于临床。其一，iPS细胞现阶段的实验方式存在潜在副作用。研究所使用的逆转录病毒载体可能使基因产生变异，引发肿瘤。因此，需要评估其安全性，并采用新的方法。

其二，尽管iPS细胞没有胚胎干细胞那样的伦理争论和阻力，但它也可能产生新的伦理问题。例如，应用这项技术，或许能通过皮肤细胞制造精子和卵子，可以帮助那些有生育问题的患者。但也会出现滥用问题，因此有必要在制造和利用人体干细胞方面做出适当规范。

胚胎干细胞也不示弱

尽管胚胎干细胞存在很大的伦理困境，但这一领域的研究成果同样精彩。有一些已经进入临床治疗实验。

2007年11月7日，胚胎干细胞技术研究公司Geron在美国神经科学协会年会上宣布，其药物GRNOPCI(GRNOPCI是人胚胎干细胞为基础的脊髓损伤治疗药物)对脊髓损伤小鼠只需注射一次，在9个月内显示了明显的神经修复效果，而且注射GRNOPCI入脊髓损伤处没有加剧神经病理性疼痛。实验至少证实了胚胎干细胞对脊髓损伤治疗有效，而这一研究有望于2008年进入临床实验。

韩国抱川中文医科大学附属车氏医院教授郑炯敏和汉阳大学教授金炳洙带领研究团队将人类胚胎干细胞诱导分裂为血管内皮细胞，并且使用这种血管细胞成功治愈了患有下肢血管闭塞症的实验鼠。研究人员通过肌肉注射将胚胎干细胞注入到11只染有下肢血管闭塞症的实验鼠腿部之后，4只鼠的下肢基本得到保全，3只鼠的下肢轻微坏死，另外3只鼠下肢完全坏死。而对照组10只实验鼠中的9只下肢完全坏死，1只严重坏死。如果这一技术能应用到临床，将会促进人类胚胎干细胞治疗时代的到来。

责任编辑张田勘