多能干细胞的未来发展全面解释在这里

2021-04-26 22:41:43 168

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2006年8月,日本京都大学山中伸弥教授(Shina Yamanaka,图1-9)在世界学术权威杂志《细胞》上报道了诱导多能干细胞的研究。他将4种基因(Oct3/4,Sox2、c-Myc和Klf4)通过病毒载体引入小鼠的细胞内,成功地将小鼠体细胞转化成为类似胚胎干细胞样的细胞,称之为诱导多能干细胞(induced pluripotent stem cells,简称iPS细胞)。2012年,山中伸弥因此发现和英国发育生物学家剑桥大学博士约翰-高登(John Gurdon,图1-10)共获2012年诺贝尔生物学或医学奖。

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诺贝尔奖注重的是研究成果对科学和生产发展的重大推动性。山中伸弥和高登都是研究如何使成熟细胞重新转化为多功能干细胞,高登获奖是因为他在1962年设计的青蛙克隆实验时,发现如果在青蛙的受精卵分裂之前,除去受精卵的细胞核,植入青蛙肠上皮细胞的细胞核,受精卵仍然可以发育成青蛙。这一发现的重要性在于高登证明了已经完全分化的细胞,其细胞核仍然具有个体发育的全能性,在适当的环境中,可以重新编程,返回生命之初的全能状态,再次启动个体发育的里程。高登的细胞核置换方法也是今天克隆动物的技术核心。

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2006年山中伸弥的诱导多能干细胞研究,让人们突然看到只需要4个基因就可以让遗传物质重新编程,返回干细胞状态,使科学家们对细胞重编程有了飞跃性认识,让研究者们可以根据研究需要,在体外制备各种类型的诱导多能干细胞包括携带各种遗传性疾病的诱导多能干细胞,为科学家们提供了一个新颖的研究工具,从一个前所未有的角度解析胚胎发育、细胞分化的机理,探讨生长发育的奥秘、疾病发展的分子生物学机制。

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山中伸弥1962年9月4日出生于日本大阪,1987年3月毕业于日本神户大学医学院,1993年在大阪市立大学获得医学博士,随后前往美加州大学旧金山分校的格拉德斯通研究所进行博士后研究。1999—2003年,山中伸弥成为日本奈良科技大学的副教授,在这里他开始了诱导多功能干细胞的研究工作,终为他赢得了2012年诺贝尔生物学或医学奖。 

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约翰•高登1933年10月2日出生于英国,20世纪50年代在英国牛津大学攻读动物学,继而获得牛津大学动物学博士学位,1960年前往美国加州理工学院从事博士后研究,然后返回英国。1962—1971年在牛津大学动物学系任职,之后一直在英国剑桥大学任职。高登主要以他的细胞核移植于克隆方面的先驱性研究而知名。2012年与日本山中伸弥共获得诺贝尔生物学或医学奖。

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除此之外,诱导多能干细胞的制备不需要使用卵细胞或者胚胎,平息了诸多伦理道德的争议,好像让人们觉得干细胞的临床应用似乎不再那么可望不可即了O研究者们幵始设想如果用患者自身细胞制备诱导多能干细胞,再输入患者自身进行疾病,即不会出现免疫排斥,又没有伦理道德的争议。如此美好的期望,再次引发了世界性的干细胞研究热潮,众多竞相建立起各种类型的诱导多能干细胞库,但人们很快意识到,诱导多能干细胞的临床应用风险绝不亚于胚胎干细胞,如何控制它们在体内生长分化仍然令人担忧,而且基因转化附加着额外的风险,诱导细胞重新编程的机理还有待阐明。

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不可否认,诱导多能干细胞具有重要的科学研究价值,但如何发挥它们在制备和免疫上的优势造福人类,仍是一项艰巨而漫长的工程。