让细胞返老还童

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  早在几千年前,我们的前辈就开始巡山问法,提炼丹药,为的就是长生不老,返老还童。曾经,我们以自己有限的知识天真地以为“返老还童”不过是无稽之谈,十分荒谬。然而如今,科学家对组成我们身体的细胞进行研究,发现可以人工调控这些细胞,让它们“返老还童”。用科学的术语来说,就是可以让这些发育成熟的细胞重新回到胚胎时期的多能干细胞阶段,这个过程也被称为“为细胞重新编程”。来自英国和日本的两位科学家采用不同的办法,让细胞“再次年青”,并因此共同获得了2012年诺贝尔生理学或医学奖。也许,人类离“返老还童”真的不远了!
  英国生物学家约翰·戈登采用了克隆的方法让细胞“返老还童”。1962年,戈登把青蛙的肠道细胞提取出来,采用科学的方法“挖出”其中的细胞核。接着,他把青蛙的卵细胞提取出来,“挖掉”其中的细胞核。然后,戈登把肠道细胞的细胞核“嫁接”到“挖掉”细胞核的卵细胞中。
  这个过程看似简单,但操作起来却相当困难。经过无数次失败的试验之后,被“嫁接”到卵细胞中的肠道细胞的细胞核居然开始“长枝添叶”了。这个本来已经“成年”的细胞核竟然“返老还童”,开始重新生长发育了。这个“成年”细胞核像卵细胞细胞核一样开始不断分裂,最终发育出一只健康的蝌蚪。戈登的实验震惊了科学界,不少科学家以为这是个玩笑,或是认为戈登伪造了实验数据。为什么科学家会怀疑戈登的实验结果呢?因为按照传统生物学的观点,成年的体细胞是绝不会再分化的。
  动物体内的细胞分为体细胞和干细胞。体细胞是一种成熟定型的细胞,不能再发育成其他细胞;而干细胞是一种不成熟未定型的细胞,可以发育成其他细胞。比如骨髓中就有一种造血干细胞,可以分化成多种血细胞。干细胞又分为成年干细胞和胚胎干细胞,成年干细胞又称专一干细胞,只能发育为特定类型的细胞;而胚胎干细胞又称多能干细胞,可以发育为动物体各个组织和器官中的细胞。
  当更多的科学家重复戈登的实验后,他们发现这个“不可能的实验”居然是真的。戈登的研究证明,成年体细胞的DNA中仍然储存有动物体完整的遗传信息,只是这些信息在成年后被关闭了。当细胞核被“嫁接”到卵细胞中时,关闭的遗传之门被卵细胞中的特殊化学物质打开,沉睡的基因被唤醒,新的生命开始发育。
  日本京都大学的科学家山中伸弥教授让细胞“返老还童”的方法是诱导。从上面的描述我们已经知道,成年体细胞并非没有发育成其他细胞的本事,而是缺乏开启基因大门的钥匙。戈登找到了其中一把钥匙,那就是去核的卵细胞。而山中伸弥找到了另一把钥匙,那就是一段特殊的基因。把这段特殊的基因注入到体细胞后,这段基因就会诱导细胞核中的DNA进行忙碌的复制工作,最终分化出多种多样的细胞。当山中伸弥发现这把钥匙时,已是2006年,距离戈登发现“钥匙”的时间过去了44年。
  山中伸弥所发现的重新具有分化功能的细胞被称为诱导多能干细胞。其实,他的研究直接受益于戈登。山中伸弥阅读了戈登的有关文献,认为既然卵细胞可以开启体细胞的遗传之门,那么卵细胞中必然有一些物质充当了“钥匙”。于是,他对去核卵细胞的基因进行筛选,首先找到了24个疑似基因,最终确定了4个真正起作用的基因。山中伸弥将这4个基因称为多能性因子,而科学界将之称为“典型山中因子”。
  当故事叙述到这里,我们会发现,其实山中伸弥找到的钥匙和戈登的钥匙是同一把钥匙,只是戈登的那把钥匙有了无核卵细胞这个“钥匙包”而已。此时,有人不禁要发问了:第一,既然两人找到的是同一把钥匙,为何去掉那个“钥匙包”花了44年?第二,既然戈登已经把体细胞转化为多能干细胞了,那么山中伸弥再去掉那个“钥匙包”岂不是画蛇添足吗?
  我们先来回答第一个问题。其实在科学的征程中,许多相关成果是接连发现的,有的成果要再进一步可能需要几十年甚至几百年的时间。要把卵细胞中的多能性因子提取出来,这在2000年之前是不太可能的,因为那时的基因技术难以支撑这样的研究。接着回答第二个问题。包括戈登在内的研究克隆的科学家不断遭遇道德和伦理的困境,因为始终有人指责这些科学家犯下了“谋杀罪”。由于克隆实验会产生新的胚胎,如果这种研究用于人类研究,从某种意义上讲就是用胎儿在做实验;如果实验中途提取其多能干细胞进行研究,让胚胎停止发育,那么就会有“谋杀胎儿”的嫌疑。而山中伸弥直接用多能性因子去诱导体细胞,让它直接转化为多能干细胞,绕开了伦理所难以宽容的胚胎问题。
  山中伸弥所培育的人造多能性干细胞不仅可以应用于器官移植,借助患者自身的细胞制造多能性干细胞再培育出器官,还能够制造不同的细胞,代替病人已坏死的细胞,为医治疑难病症提供了新的希望。我们相信,随着人造多能性干细胞等先进医学成果逐步走向实用阶段,人类的寿命会越来越长。
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