诱导多能干细胞诺奖前沿

细胞界的“返老还童术”

皮肤细胞装进四个基因,竟能退回“什么都能干”的起点——2012 年诺贝尔生理学或医学奖,让细胞时光倒流。

12岁以上7分钟干细胞 · 再生医学 · 诺贝尔奖
细胞界的“返老还童术”

你身体里的细胞,像一批领了毕业证、各司其职的成年人:皮肤细胞安心做皮肤,神经细胞专心放电,谁也不多想别的。教科书一度写死了一条铁律:这条路是单行道,细胞一旦分化,就再也回不去了。2012 年诺贝尔生理学或医学奖告诉全世界:铁律是错的,细胞可以“返老还童”。

你知道吗

同获此奖的英国科学家约翰·格登,十五岁时生物课成绩在全班垫底,老师评语说他想当科学家是异想天开。同一间教室里,谁也没想到那个倒数第一的孩子会把名字写进诺奖名单。

细胞的毕业证能撤销吗

1962 年,格登做了一个大胆的实验:把青蛙肠上皮细胞的细胞核,移植到去掉细胞核的青蛙卵细胞里。按理说这枚“冒牌卵”该长不动,结果它居然发育成了正常的蝌蚪。结论炸裂:成体细胞的细胞核里,仍装着发育成整个个体的全套说明书——分化不是丢掉了信息,只是被“关掉了”。

真正的“时光机”在四十四年后由山中伸弥造出。他不去动卵细胞,而是问了一个更直接的问题:哪些分子掌握着细胞的重启键?团队从二十四个候选基因一路筛选,最后只要四个——把它们送进小鼠的皮肤细胞,细胞竟真的退回到起点,变回什么都能分化的干细胞,这就是诱导多能干细胞,简称 iPS 细胞。2007 年,同样的魔术在人类细胞上成功。它绕开了胚胎干细胞带来的伦理争议,让帕金森病、糖尿病等疾病的细胞治疗和研究模型一下子近在眼前。

  • 多能性:能分化成几乎所有细胞类型的本领
  • iPS 细胞:人工诱导回来的多能干细胞
  • 四个因子:山中伸弥筛出的重启基因组合
  • 重编程:把分化细胞推回起点的过程
  • 再生医学:用细胞修复组织与器官的医学

从手术台走向实验室

山中伸弥本是整形外科医生,自认手术偏慢,干脆转去做基础研究。筛基因那几年,团队失败了一轮又一轮,他后来笑称,成功靠的是“比别人多坚持了一下”。拿了诺奖,他依旧天天泡实验室。评审委员会的授奖词说,两人的发现彻底改变了我们对细胞和发育的认识——教科书因此改写。

想一想:如果未来医院能用你自己的皮肤细胞,培养出替换用的神经或心肌,器官捐献的排队名单也许会成为历史。到那时,你最希望这项技术先治好哪一种病?

iPS 细胞是长年累月的细胞核初始化研究结出的果实。——山中伸弥(2012 年获奖感言,大意)