安全干细胞

( 日本京都大学的科学家山中伸弥 )

如果一个生活在200年前的人有机会参观一下现在的医院，他肯定会惊讶得说不出话来。很多我们习以为常的医疗手段，包括抗生素、免疫接种、器官移植和试管婴儿等等，在200年前都是不可想象的。这位古人肯定会觉得现代医学有如神助，但其实绝大多数新的医疗手段都是经历过很多挫折才达到了现在的水平。

比如，人类对抗生素的使用就经历了将近半个世纪才达到了对症下药的程度，并进一步认识到了滥用的危害；免疫接种在刚被发明出来的时候经常会导致病人感染，直到人们在分子水平上理解了免疫系统的工作原理之后才真正做到了安全无害；器官移植从最初相对简单的肾移植发展到如今复杂的心脏移植，每一步都凝聚着无数科学家的心血。

下一个听起来有点像天方夜谭的新技术就是干细胞。想想看，将来有一天，你的任何一个器官出了问题，都可以去医院定做一个新的装上去！毫无疑问，干细胞技术将彻底改变人类的生活方式，21世纪正好是干细胞技术攻城拔寨的关键时期，我们得以亲眼目睹这一巨变的发生过程，实在是一件很幸运的事情。

就在不久前，科学家们还认为成年体细胞不可能“回拨时钟”，转变为多功能干细胞，但科学家们最终发明出了细胞核移植的办法，把成年体细胞的细胞核移植到受精卵细胞中，诱导出了干细胞，并最终由苏格兰科学家伊恩·威尔穆特（Ian Wilmut）成功地克隆出了第一只哺乳动物——多利羊。

但是，这个方法在人类中的运用不但存在着严重的伦理问题，而且效率太低，费用过高，很难商业化。最好的解决办法就是找出某个基因或者细胞因子，直接把体细胞转变成多功能干细胞，不需要卵细胞的参与。2006年，日本京都大学的科学家山中伸弥（Shinya Yamanaka）找到了这个窍门。他把c-Myc，Klf4，Oct4和Sox2这4个基因导入小鼠的皮肤细胞，把后者诱导成了多功能干细胞。2007年他又在人类身上试验成功，这4个基因成了诱导干细胞的“金钥匙”。

事情看起来似乎已经解决了，但生物学研究领域总是一波未平，一波又起，鲜有例外。原来，这4把“金钥匙”其实只是4小段基因片段，必须用某种载体作为运输工具才能把它们导入人的细胞核。山中伸弥选择了“反转录病毒”（Retrovirus）作为载体，高效率地完成了这个任务。但后续实验表明，这个载体很不老实，经常会在细胞核内到处乱跑，随机地插入到基因组当中。这可不是闹着玩的，万一插错了位置，就会导致细胞发生癌变。另外，这4把“金钥匙”本身也有问题，它们的功能太强大了，经常会做出一些不可预测的事情来，这也是科学家不希望看到的。

顺理成章，下一步就应该是想办法找出新的运输系统，代替“反转录病毒”作为载体。去年有几名美国科学家用另一种相对安全的“腺病毒”（Adenovirus）来当载体，并在小鼠身上获得了成功。但这个方法效率实在太低，潜力有限。

下一个登场的是英国爱丁堡大学再生医学研究中心的木尾圭介（Keisuke Kaji）博士，他利用一种新发现的载体——PiggyBac转座子（简称PB）高效地完成了这项任务。这个转座子最先是在昆虫中发现的，后来复旦大学生命科学院的许田博士和他领导的团队把这个PB转座子改装成了基因载体，并成功地把这项技术运用到了哺乳动物身上。这项成果可以说是近几年来中国本土科学家在生命科学领域取得的最耀眼的成绩。

木尾圭介虽然替换掉了那个爱惹事的“反转录病毒”，但他仍不满足。前面说过，那4把“金钥匙”本身也存在问题，如果能找出一种办法，当它们完成使命后就把它们清除出去，那才能算完美。可惜木尾圭介一直没能把这4把“金钥匙”百分之百地从体细胞中清除出去，直到他遇到了加拿大多伦多大学的安德拉斯·纳吉（Andras Nagy）博士。这个纳吉正好发明了一种方法，可以把导入的基因连同PB转座子载体完全地清除出去，一点痕迹也不留。

木尾圭介迅速从纳吉那里学会了这一技术，并运用到自己的实验中，终于诱导出了第一个完全不用病毒做载体，并且不留丝毫痕迹的人体多功能干细胞。这篇论文于今年3月1日发表在世界著名的《自然》杂志网络版上，立刻在干细胞领域引发了地震。国际各大知名媒体争相报道了这项发现，似乎人类任意置换器官的时代即将到来。

不过，“多利羊之父”威尔穆特教授对这项成果表达了谨慎的乐观。他高度赞扬了这项实验的意义，但同时也警告说，人类干细胞研究距离临床使用尚有距离，比如，科学家们还没有找出一种办法能够把这些多功能干细胞转变成指定的细胞类型，这将是干细胞领域的下一个目标。■ 干细胞生物技术科学科普安全载体