細胞編程：未來人類或可實現“返老還童”

　　在未來，因器官移植而導致的器官買賣或許將會絕跡，人們將可能從自己身上采集細胞為自己治病，不停地更新自己，在另一個意義上實現“返老還童”。

　　今年 10 月 8 日，英國科學家約翰?格登和日本科學家山中伸彌因為“發現成熟細胞可以被重新編程為多功能干細胞”而獲得諾貝爾獎。

　　他們的研究成果徹底顛覆了人類對細胞和生物體發展的認識。以前，人們認為細胞分化的過程就像時光無法倒流一樣，不可逆轉。現在發現，并非如此。

　　細胞程序的重新編程，是近年來最受關注的生物學進展之一，被《科學》雜志評為 2008 年十大科學突破之首。它指的是已經分化的體細胞，經過特定條件改造，能被逆轉成誘導多功能干細胞(iPS)。這種細胞和原始胚胎狀態中未分化之前的細胞十分相似，雖然它還不具備發育成新生命體的能力，但卻能發育成相應的人體組織和器官。

　　科學發現告訴我們，我們的皮膚細胞，也擁有如何變成肝臟的記憶，只不過被鎖住了，用幾個密碼激活它，它就能開始重新編程，分化成一顆全新肝臟。

　　終結干細胞倫理爭議

　　1962 年，約翰?格登做了一項實驗，他將一個未成熟的青蛙卵細胞的細胞核，用一個成熟的腸道細胞的細胞核進行替換。這個被改造過的卵細胞后來發育成了一只正常的蝌蚪。這一實驗證明，一個成熟細胞中的 DNA 仍然儲存有讓一顆細胞發育成一只完整青蛙的所有信息。

　　這些開創性的研究徹底顛覆了人們原先對于細胞發育和特化的認識。正是在他研究的基礎上，人們開始嘗試哺乳動物的克隆。

　　一個人從受精卵開始發育，受精卵剛剛開始分裂細胞，此時的胚胎由未成熟細胞組成，每一個未成熟細胞都能發展成為成熟肌體里所有的細胞類型，它們被稱為多功能干細胞。

　　隨著胚胎的發育，這些細胞進一步發育成神經細胞、肌肉細胞、肝細胞、皮膚細胞等在人體內承擔不同功能。

　　在這個過程中，干細胞承擔著重要功能。它最神奇的特點就是無所無能。它擁有所有細胞最基本的結構，沒人知道它接下去會變成什么細胞――直到它們被輸送到合適的生物環境中，它們才開始分化成有具體功能的細胞。但因為干細胞的神奇功能，科學家們希望，如果能取得干細胞，并用它培植需要的人體器官和組織，許多疾病都有希望治愈。

　　1998 年，威斯康辛大學的科學家詹姆士?湯姆森從人類胚胎中分離出多功能干細胞，它們能夠在不同條件下長成為皮膚、神經細胞、肝臟細胞、胰腺細胞等。這項實驗讓人們興奮也恐懼。理論上，人們已經可以隨心所欲制造出人體任何一個部分的組織了。但從胚胎中分離干細胞意味著殺死胚胎，會引發倫理爭議。后來，隨著克隆術的發展，用一個病人的皮膚細胞，注射入一個未受精的人類卵子，就能克隆出人體胚胎，從而開發出具有科學價值的干細胞。這些干細胞能發育成病人需要替代的器官或組織。

　　這些新組織是自體細胞發展而來，有病人自己的基因，不會被免疫系統排斥。但人類的卵子是有限的，使用卵子的細胞核移植在倫理上爭議更大，“克隆人再殺死用來治病”，這聽起來多么聳人聽聞啊!

　　于是，科學界一直希望找到一種新的方法，能夠不損壞胚胎提取干細胞或者找到將成熟細胞轉化為干細胞的方法。

　　2006 年，山中伸彌通過實驗證明了這一點。他通過在老鼠的皮膚細胞里注入 4 種特定的基因，成功將皮膚細胞轉變為多功能干細胞(iPS)。兩年前，他確定了24種可能參與成熟細胞轉變為干細胞過程的基因，最終他從 24 種基因里篩選出最重要的4種，并將其命名為“山中因子”。2007 年，他用同樣的辦法將人的皮膚細胞改造為多功能干細胞(iPS)。

　　研究結果剛出來時，科學界十分興奮。它徹底避免了從人體胚胎提取干細胞的倫理問題，此前的干細胞研究因此惹來許多爭議，進展緩慢。

　　控制身體

　　在山中發布自己的研究成果僅僅數月之后，雅各布?漢納就將這種新型細胞應用于鐮刀型貧血小鼠模型的治療研究中。他是一位劍橋白頭研究所的科學家，一直致力于干細胞研究。他從小鼠身上取下皮膚細胞，對其重新編程處理成 iPS 細胞。接著他修正這些 iPS 細胞的鐮刀型貧血遺傳缺陷，并刺激它們分化發育成能夠制造小鼠紅細胞的骨髓干細胞。最后，這些健康的骨髓干細胞重新移植入小鼠體內，其體內免疫系統也認同這些移植細胞是小鼠自身的組織，并未對它們產生免疫排斥反應。而接受了移植的小鼠也因此能夠依靠自身的造血系統產生健康的紅細胞。

　　他的研究，展示了使用自體干細胞治療疾病的潛力。但是應用到人體治療，還有不少問題，不如細胞重新編程的過程，有癌變的風險，此外目前這種技術的成功率不高，無法大規模生產。對于一些罕見的疾病，如漸凍人癥(肌萎縮性脊髓側索硬化癥)和帕金森病，未來患者將可能用自身細胞來醫治自己。

　　今年 8 月，英國倫敦帝國學院的研究人員將人體皮膚細胞重新編程為干細胞，首次在體外成功培育出人造功能性血管。他們發現，在細胞重新編程成功后，僅僅四天就能形成血管一類的細胞。并且，他們觀察到將獲得的干細胞植入動物體內能形成血管。這意味著，未來，既可以利用經過重新編程的細胞在體外培育出人造血管植入體內，取代堵塞或損壞的血管，也可以將那些細胞注入人的腿部或者心臟，恢復局部的血液流動。這項新技術將有望被用于治療心臟病。

　　另一些科學家發現，只要編程的方式不一樣，細胞不一定非要逆轉到胚胎期的多功能干細胞，而是可以直接轉化為特定干細胞，甚至另一種成體細胞。有一個研究團隊在小鼠體內將外分泌胰腺細胞，直接誘導為另外一種可以產生胰島素的細胞。

　　今年 6 月，加州舊金山分校的一組研究人員，在試驗室內給小鼠和人體皮膚細胞成功培育出早期大腦干細胞。隨后，這種“誘導神經干細胞”開始自我更新、成熟，最終成為能夠傳導電信號的神經細胞。這些細胞生成神經網后，研究人員把這張神經網植入試驗老鼠的大腦，發現能夠正常發揮作用。

　　他們只植入一個基因 Sox2，直接將一種細胞變為另一種，相比將細胞調整到多功能干細胞狀態，這種方式更穩定，患癌癥風險更低。

　　現在，科學家們還在研究細胞能夠被重新編程的機理，以及努力讓這個過程更加安全可控有效率。未來的病人或許能用他們自己的健康細胞來治療疾病，因為某種疾病導致的英年早逝或許可以避免，真正意義上的長生不老仍是個童話。30 歲的身體能換上30歲的零件，60 歲的身體只能換上 60 歲的零件，身體像是一臺搭載著智能操作系統的計算機，盡管它攜帶著良好運行時的還原點，最終會因時間而不堪重負。