在探讨科学家们的发明和发现时,我们往往关注的是他们的天才和创造力,但有时候,一些重大的科学突破是在极为困难或不得已的情况下诞生的。就比如诱导性多能干细胞英文全称为induced pluripotent stem cells (IPS)就是一个典型的被逼的,因为我们无法从人体获取全能干细胞,只能自己来制造。下面来简单说一下。
01,先说说干细胞
大家都知道,干细胞是个好东西,这东西具有一个重要特征就是分化潜能。就是可以分化成各种组织、器官,甚至,重新分化成一个个体的潜能,被称为万能细胞。干细胞的英文stem cell或者中文的“干”都在表明这个细胞本身的基础性,能力性和重要性。
干细胞分类如下:
最典型的干细胞就是胚胎干细胞,这个细胞可以完整发育成一个个体(受精卵也可以认为是干细胞,比如多胞胎)。但是随着人的成长,干细胞的全能性会受到影响。对于一个成年人,你要想找到一株全能干细胞,几乎是不可能的。
但是我们可以找到全能性不那么高的干细胞,比如,造血干细胞,相信大家听过骨髓移植来治疗白血病吧,其实就是移植造血干细胞。
类比的,我们可以通过诱导各种器官的干细胞来让其发育成一个完整组织,这样,我们几乎可以无惧任何疾病了,心脏有问题,直接诱导一个心脏出来,肝脏有问题,诱导一个肝脏。怎么样,很兴奋吧。
02,理想和现实
但是理想是美好的,现实是残酷的。因为,我们发现,我们本身存在以下问题
1,人体干细胞极其稀少
2,我们无法分离人体的干细胞。至少,除了骨髓,大部分人体的干细胞我们无法获取(事实上,我们都不知道这些干细胞存在于什么地方)
3,大部分干细胞潜能太低,甚至,让它分化为自身组织都挺困难的,最多是修修补补
4,人体的干细胞会衰老 所以不要指望干细胞源源不断的去修复身体各个组织,最后成为一个特修斯之船
这就恼火了,本来有了干细胞,长生不老不在话下,但是现在干细胞存在这么多问题,难道我们注定要坐以待毙。
Of course not...既然干细胞可以分化成为各种组织细胞,那么,我们能否让时光倒流,呸,不对,是让这个流程倒流,让各种组织细胞恢复到干细胞呢?
答案是\(^o^)/YES!
03,如何让各种组织细胞恢复到干细胞?
2006年日本京都大学Shinya Yamanaka在世界著名学术杂志《细胞》上率先报道了诱导多能干细胞的研究。他们把Oct3/4,Sox2、c-Myc和Klf4这四种转录因子基因克隆入病毒载体,然后引入小鼠成纤维细胞,发现可诱导其发生转化,产生的iPS细胞在形态、基因和蛋白表达、表观遗传修饰状态、细胞倍增能力、类胚体和畸形瘤生成能力、分化能力等方面都与胚胎干细胞相似。
看到没,让一个成熟的组织细胞恢复到了胚胎肝细胞哦,这东西可是万能细胞,能够直接分化成为一个人的哦。
这东西可比什么克隆更牛逼。比如克隆羊多利是从一个成年绵羊身上提取体细胞,然后把这个体细胞的细胞核注入另一只绵羊的卵细胞之中最终新合成的卵细胞在第三只绵羊的子宫内发育形成了多利羊。说穿了,本质上只是一个体细胞重新发育成个体,但是这个体细胞由于已经发育了多代,无法避免海弗里克极限问题(正常细胞是有代数的,不是无限的,无限的那是癌),所以克隆羊从出生就是老态龙钟的了,很快就死了。
而胚胎干细胞可以让你像一个婴儿一样,真正的年轻,真正的从零开始。
所以,这个发明,可以说是开天辟地式的,因此,06年发文章,2012年就拿了诺贝尔奖,似乎是生理医学类最快的一个(要知道DNA双螺旋这么伟大的发现都经历了9年)。
04,这一伟大发明是谁发明的?
诺,就是这个大神,山中伸弥
顺便说一下,由于山中伸弥的成果太过轰动,引发了整个生物领域的震撼。大家那么苦逼,做几十年才能拿诺奖,而这个东西这么轻松,开启了新世界的大门。于是有人在想,山中伸弥先生的方法其实还是有点复杂,能否有更加简单的手段呢。
于是,有个人冒出来了,就是这个更加出名的小保方晴子
05,小保方晴子
关于小保方晴子,前十来年科研领域最火的人,哈佛学术女神,无数生物人难以望其项背,估计连希格斯都被她盖过了风头
大体说一下:2014年1月这位仅有31岁的年轻研究者在《自然》上同期发表了两篇重磅论文,震惊干细胞学界,引发全球关注。然而仅仅不到一周,她就被质疑篡改论文图像。她所在的日本理化学研究所在2月对其展开审查,“学术女神”顿时身陷学术丑闻。7月,《自然》撤回小保方晴子的两篇论文。8月,小保方晴子的导师笹井芳树(Sasai Yoshiki)悬梁自尽。年末,重现小保方论文结果的实验因失败提前终止,多能干细胞界的所谓“重大突破”,落得“子虚乌有”的骂名。
更多消息可以参考
小保方晴子传:2014年度学术丑闻
but,其实,我还是蛮期待她的成果。