9 Y+ ]8 I. t5 r* z. O, { O3 I/ Q殊途同归的发现 * B/ a* R0 p0 Q1 n% J( I3 {. i6 B+ j3 A4 u! j; P% B) G6 Y
戈登和山中伸弥的发现都可以归结为对生命逆转的发现,他们的研究结果显示,成熟、特化的细胞能够被重编程为可发育成身体组织的非成熟细胞,这种发现革新了人们对细胞和有机生命体发育的理解。但是,两人的发现又有不同的特点和内容。戈登是从胚胎发育发现生命是可以逆转的,而山中伸弥是从诱导多能干细胞发现生命可以逆转的。7 F; n6 y1 @1 p% M7 u6 n
: Y T- |- R6 m9 O* p 按照对生命孕育、生长和成熟的传统看法,在生殖细胞配子(精子和卵子)结合形成胚胎的孕育之初,胚胎中的所有细胞都是不成熟的细胞,它们可以在生命密码的指引下各自分化发育为身体的各种器官和组织。例如,从胚胎细胞可以分化为神经细胞,再生成大脑、脊髓和周围神经,形成神经系统。同理,各种内脏、肌肉、骨骼等也是从胚胎分化而来。但是,它们形成之后,就成为定性、定型的特化细胞。当细胞特化成熟后,就不能逆转回到过去的非成熟细胞,也即意味着生命是不可以逆转的。+ K" q' g. N& e- U. U
( M1 A" a0 Z% @8 I% u6 p# D9 V, i
1962年,在英国牛津大学任职的戈登进行了一项令人震惊的重要实验,结果显示,已经定性、定型的细胞是可以逆转的。戈登用青蛙成熟的小肠细胞的细胞核替换卵细胞的细胞核,此后,这个改变了的卵细胞发育成为一只正常的蝌蚪,这实际上就是一个功能完全的克隆蝌蚪,最后竟长成一个成体青蛙。& i1 b5 U8 P* G
! V# R* G! V5 |3 L+ @8 V4 b 从青蛙特化细胞的逆转现象,戈登提出了细胞可以“重编程”的概念。同时,戈登的实验结果也传递给人们一个不同于以往所认定的知识,即便动物或人因衰老而无法产生生殖细胞,甚至两性生殖细胞无法交融,也可以通过获取特化的成体细胞,如肠细胞、皮肤细胞等来重新孕育生命,实际上就是生命的逆转,因为定性、定型的成熟细胞的DNA仍含有发育成一个生命所需的全部遗传信息,也因此能重新孕育生命。40多年后的2006年,山中伸弥重新验证并深化了戈登的发现。山中伸弥的团队利用逆转录病毒载体向小鼠的两种成体细胞转入四个基因,分别为Oct4,Sox2,Klf4和c-Myc,这两种成体细胞分别是胚胎成纤维细胞和成体尾巴成纤维细胞,结果诱导了这些细胞重新编程,产生了类似小鼠胚胎干细胞的特征,这就是诱导多能干细胞。 / [5 `% V, [' `; Z. H 从理论上讲,诱导多能干细胞不仅可以定向生成某种组织和器官,如肝脏、肌肉、骨骼等,也可能发育为胚胎,重新孕育生命。' |. z9 `$ r5 X! ^+ N
- f& I, k' D1 i ! X7 D( v: \% D* I% a4 V 8 | W: w" x; l1 p, u0 H学生怀疑戈登出错 2 r4 `! x" k- \, H" F% l T1 B1 E6 j; j2 c1 l 无论是戈登的实验,还是山中伸弥的研究结果,在开初都无一例外受到质疑,因为成熟的体细胞是如何逆转而成为可分化的多能干细胞,一直是一个诱人但又难以解开的谜,这就无法说服专业人员和公众。 7 U5 z7 P' Z4 w* S+ Z( l% C + N/ n, K0 _- y$ p$ k2 \* v* B$ c 戈登的研究其实也是站在前人的肩上。生命逆转的最初设想来自德国生物学家汉斯·斯佩曼(HansSpemann),他在其1938年出版的《胚胎发育和诱导作用》一书中提出,移植细胞核可能会产生新生命,即克隆动物。做法是,把一个细胞的细胞核提取出来,然后把这个细胞核移植到一个去除细胞核的卵子中,看看这种组装的细胞是否能发育为胚胎甚至生命。+ v. f6 E' b4 C9 F0 S9 Z% I