医学革命!干细胞造出“人造精子”!

2021
06/10

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细胞”发育成精子,再把精子注射到小鼠卵细胞中,接着把卵细胞移植给代孕雌鼠,结果生出了健康的小鼠,并有生育能力。英国科学家卡利姆•纳耶利亚将人的胚胎干细胞培养在被称为“鸡尾酒”的培养液里,发育成精子。这种人造精子有头和尾巴,还能游动。

如果将这些精子导入卵细胞,再把“受精卵”移植到人的子宫里,可以使不育男性拥有自己的亲骨肉。不过英国法律不允许在实验室里产生的人造精子和卵子进行体外受精。干细胞能分化成其他各种细胞,尤其是胚胎干细胞比成体干细胞的可塑性更大。可以肯定干细胞研究将是医学科学上的革命。

但是研究人类胚胎干细胞,一直存在伦理道德问题。反对者认为要取得胚胎干细胞,就得破坏一个胚胎。用一个胚胎不就是杀死一个人吗?支持者认为虽然胚胎进一步发育可以形成人体,但早期胚胎尚无心跳、没有意识,即使能够发育成为人,不等于就是人。精子和卵子是人吗?

尽管如此,科学家们还是致力于避开应用破坏胚胎的胚胎干细胞研究,不过需要有新的思路。通过逆向思维,反其道而行之,这是日本科学家山中伸弥成功的秘诀。
意外与胚胎干细胞结绿山中伸弥原本想当一名整形外科医生,他在实习期间进行一次良性肿瘤手术时,在手术台上“苦战”了2小时还没有完成手术,因此被其他实习医生冷嘲热讽,还给他取了“蹩脚医生”的绰号。

20世纪90年代,山中伸弥到美国从事与小鼠癌症基因相关的重编程研究。

有一天,他遇到了研究人类不孕不育的朋友,并受邀到朋友的实验室参观。当他在显微镜下看到胚胎时,心头发紧,这位已有两个孩子的父亲,想到自己的女儿曾经就是这种状态。他想不能为了研究而破坏胚胎。于是他下定决心,一定要找到其他不用胚胎的科研方法。

1997年,英国科学家伊恩•维尔穆特利用绵羊乳腺上皮细胞(体细胞),成功克隆了绵羊“多莉”。接着其他动物的克隆相继成功,如克隆小鼠“卡缪丽娜”、克隆猫“CC”、克隆马、克隆狗“斯纳皮”,还有克隆出来的接近人类的恒河短尾猴的胚胎。这些结果都说明“体细胞”可以返老还童,在人为因素的诱导下,可以转化成为类似于胚胎干细胞的状态。尤其是美国科学家詹姆斯•汤姆森分离出了人类胚胎干细胞。

科学家们的这些研究结果,给山中伸弥很大的启发,同样谁也不能否认,各国科学家们都在克隆技术这条快车道上一路奔跑,你追我赶。山中伸弥为了绕开胚胎干细胞,开辟了第二跑道,反其道而行之。过去科学家们的研究是让胚胎干细胞变成什么什么细胞,而他要让什么什么细胞变成胚胎干细胞。他选择了皮肤细胞(体细胞),而不用卵子和胚胎。他要把皮肤细胞改造成具有胚胎干细胞功能的细胞。这是一个返程旅行,使成熟细胞回到干细胞状态。

他成功了!

很有趣,这些被诱导的皮肤细胞像失去记忆一样,忘记了自己原来的身份,一切“从零开始”,回到生命的起点。他把诱导成功的皮肤细胞称为诱导多能干细胞,简称ipsco 2006年,他在英国《细胞》杂志上发表了小鼠皮肤细胞培育成ipse的论文后,此后,整个生物界开始在人体皮;肤细胞的诱导上展开“赛跑”,美国i科学家汤姆森就是参与者之一。

国际干细胞组织成员的中国科学院动物研究所专家周琪,在2009年利用小鼠ip”,通过4倍体囊胚(它没有进一步发育成胎儿的能力,仅提供营养环境)注射,获得不仅能存活、还具有繁殖能力的小鼠。实验结果证明了哺乳动物的皮肤细胞诱导成ipse的全能性。

不再绕来绕去2007年,日、美科学家研究从皮肤细胞直接获得ipse,绕过研究胚胎干细胞所面临的伦理和排异(可以用自己的皮肤细胞)两大问题。到了2010年,美国和加拿大科学家的研究,又绕过了ipse,直接从皮肤细胞改造成神经细胞和血液细胞。这个“绕”可不是旁门左道,也许是真正的科研坦途。

这是另辟蹊径、逆向思维的研究方法,使人体已特化了的组织细胞,诱导成可供移植用的干细胞,尤其是用自己的细胞不被排斥,比用移植别人的组织细胞好,还是“自己”的细胞好。

山中伸弥在第二条道路上的工作,并不是很顺利。诱导皮肤细胞转化成ipse,首先要把基因导入皮肤细胞。选择什么基因呢?

山中伸弥在其他科学家研究公布的24种最有希望的基因中,挑选了4种基因。其中有一种基因与癌症有关。他幽默地说自己押对了宝。后来他又发现不使用这种致癌基因,也可以在编程细胞,癌变的概率可大大降低。

ipse应用前景广阔,但是目前还是会面临许多的安全问题,还有许多基础工作要做,不是国际竞争的研究,而是国际合作,现在的工作只是刚刚开始。

50多岁的山中伸弥的工作是利用基因导入成熟的细胞,进行再编程,成为不成熟的干细胞后,再发育成为各种特化细胞。这是生物医学的长足进步,成果是具有“奠基意义”的,为此他获得了2012年度诺贝尔生理学或医学奖。同时获奖的还有79岁的英国科学家约翰•咯噔,他因早些年发现分化细胞的“可逆性”而获奖。

山中伸弥从一个外科手术做不好的“蹩脚医生”,变身成为“万能细胞”之父,可见ipse在生物医学上有多么重要。即对细胞实现人工主动调控和干预,实现细胞水平上的生命再造,是研究发育的新思路,再有就是回避了争论不休破坏胚胎的道德伦理及移植医学上的免疫排斥问题。

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关键词:
干细胞,精子,医学,革命,人造,胚胎

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