怎样在没有破坏人体胚胎的情况下获得胚胎干细胞

小丫

2007.11.22
: j4 c# C, s8 u科技发展的速度实在是太迅速了。世界前沿科学期刊《自然》于其11月14日的杂志上刊登了一篇关于如何通过体细胞核移植制造胚胎干细胞的论文（简单的说，体细胞核移植就是从体细胞提取细胞核后放入未受精卵中的过程）。这条消息之所以成为新闻是因为研究者将这种获取干细胞的方法用于猴子身上。由于之前从人类身上获取干细胞的报道被证明是造假，所以这是第一次灵长类动物胚胎被克隆成功。
* P- h0 n8 t4 S, |! s还有另一种方法可以制造胚胎干细胞。这种方法靠一系列分子指令将体细胞转化成干细胞。去年，东京大学的Shinya Yamanaka领导的研究团队在老鼠身上完成了这个实验并取得成功。制造了第一只克隆羊的（通过体细胞核移植）Ian Wilmut在《自然》杂志的一篇评论中提及过Yamanaka博士的方法，但他认为：“目前还不能证明这种方法对人类细胞也有效。”
但是这周发表的两篇论文证明是有效的。一篇由Yamanaka博士发表于《细胞》杂志，另一篇由威斯康辛-麦迪逊大学的Junying Yu发表于《科学》杂志。Wilmut博士对他们的数据非常惊讶并表示以后要把他的研究重点也转移到这种技术上来。
人们之所以对胚胎干细胞感兴趣是因为它可以生成任意形式的体细胞。这就为器官移植提供了可能性。拥有相同基因的器官被移植的时候不会出现排异反应。这种被称作再生医学的学科仍然在起步阶段，但是在不久的将来，有能力培育器官个体将对医药研发产生深远的影响。干细胞研究带来的相关产业潜力巨大。
不用破坏胚胎的方法
通过体细胞移植获取干细胞的方法存在一个问题: 这种方法必须要破坏发育中的胚胎，因为这些细胞需要从被称作‘胚泡’的早期胚胎中获得。这违反了一些人的道德标准。从不通过体细胞核移植而获得的胚胎中（通常是通过试管受精培育出的）获取干细胞也是受很多人诟病的。如果不破坏胚胎就可以制造出具有胚胎干细胞功能的细胞，那问题就可以迎刃而解了。这就是 Yamanaka和Yu博士可能会解决的问题。他们避免了从人类胚胎中提取这些细胞，而是直接使用了人类体细胞。Yamanaka博士使用了面部的皮肤细胞，Yu博士使用了包皮上的细胞组织。
7 d/ {: X" [! g% J" g0 u6 t他们的方式是让这些细胞忘记他们现在是什么样子，并且回忆起他们或者是他们的祖先原来在胚胎中是什么样子。换句话说，命令这些已经功能化的细胞变回为干细胞。这可以通过对它们进行基因改造来实现。
+ r! e1 \' }( \6 _一个细胞是这个样子的而不是那样的是由它的基因来控制的。尽管一个个体的大多数细胞都有同一套基因组，但是在每个细胞里不是所有的基因都起作用。基因的表达由一种叫转录因子的蛋白质控制，这种蛋白质本身也是通过基因的制造的。Yamanaka通过对老鼠进行实验发现有一组转录因子可以改变基因的表达方式，让这些基因说：“我就是胚胎干细胞”。
  n1 b$ `: G# y1 C( B令人惊讶的是，可以改变基因表达方式的转录因子只有4个，他们是Oct3/4, Sox2, c-Myc，Klf4。至少在老鼠身上是这样的。他们通过对不同转录因子进行组合，直到找到他们为止。就基因而言，人和老鼠非常相近，所以同样的组合适用于人类也不会太让人吃惊。
目前看来，这种方法非常成功。比如，Yamanaka博士的团队已经可以让这些制造出来的干细胞转换成神经细胞，心脏细胞。这对再生医学的热衷者来说这是令人鼓舞的消息。新的细胞也产生了所有具备干细胞特征的分子结构。随着不断的繁殖，最终形成一个具备胚胎特征的三层组织。（每一层对应不同的组织和器官。）
需要说明的是，来自Beaverton俄勒冈干细胞中心的Shoukhrat Mitalipov和他的同事也得到了同样的干细胞，他们的论文也发表在了《自然》杂志上。但是他们得到的干细胞来自于短尾猿而不是人，而且需要破坏胚胎。
& H' M4 O5 t* j* _9 K" p9 WYamanaka博士向人们展示了通过体细胞制造干细胞的可能性，不过Yu博士似乎更胜一筹。Yamanaka博士发现的转录因子有时会导致癌症的产生。通过对转录因子的筛选，Yu博士找到了另一个组合（Oct4, Sox2, Nanog and Lin28）。这种组合不会产生上述的问题。通过这种组合改变的细胞同样具备胚胎干细胞的特征。
Yamanaka和Yu博士制造干细胞的方法有一点受到质疑：那就是他们用来说服细胞产生合适的转录因子的方式。他们通过逆转录病毒产生所需要的4个因子。这些因子是从逆转录病毒的基因序列里取得的。逆转录病毒将他们的基因加入寄主的染色体内，而寄主染色体会产生一些新的病毒。Wilmut博士指出，如果将以这种方式制造的组织植入人体的话可能存在很大的风险。一种改良的没有病毒参与的方法可能是制造人体干细胞的最终方式。重要的是这种方式不需要以破坏胚胎为代价。
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