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细胞重新编程：开拓再生医学新天地|德国再生医学活细胞 　　2022年12月18日美国《科学》杂志评出了本年度十大科学进展，细胞重新编程成为十大科学进展之首之所以把细胞重新编程列为2022年十大科学进展之冠，是因为这一方式开拓了再生医学的新天地，探究人员可以绕过胚胎干细胞的伦理争辩而干脆让细胞重新编程，成为各种类型的干细胞，并可以生长为各种组织和器官，为再生医学奠定物质根底 　　 　　细胞重新编程的历史 　　 　　细胞重新编程指的是分化的细胞在特定的条件下被逆转后复原到全能分化的状态，或者形成胚胎干细胞系，或者进一步发育成一个新的个体而在此之前的一项探究已经提示了这个领域的重大进展，即“诱导性多能干细胞”(又称干细胞样细胞)，该探究曾被评为2007年十大科学进展的其次项 　　2007年11月20日美国威斯康星大学的詹姆斯・汤姆森等人在《科学》杂志发表探究成果，而日本京都大学教授山中伸弥领导的探究小组在《细胞》杂志发表探究成果，他们都以逆转录病毒为载体向人体皮肤细胞中植入4个基因(Oct4、Sox2、c-myc、K1f4)，通过基因重新编码，使皮肤细胞具备胚胎干细胞的功能。

而被改造过的细胞被称作“诱导性多能干细胞” 　　在把人的皮肤干细胞通过基因重新编程改造成干细胞之前，探究人员已经在小鼠身上获得了胜利2006年，山中伸弥等探究人员称，他们发觉了一个能避开人体胚胎干细胞伦理限制而获得干细胞的方法他们将4个基因导入在造就皿中生长的小鼠尾部细胞，得到了外表和功能与胚胎干细胞极其相像的新细胞，这就是诱导性多能干细胞 　　此时此刻，探究人员通过插入4种基因，以回拨细胞发育时钟的方法，使细胞成为可以再分化生长的干细胞而且，探究人员可以从不同疾病的患者身上提取皮肤细胞，将其重新编程为干细胞这些干细胞在试验室里能生长并分裂，这既可以让探究人员理解疾病的过程，也是干细胞利用的新途径，因而在将来可以用患者自身细胞治疗疾病 　　在此之前的两个进展引人注目一是探究人员用基因技术彻底去除了细胞的发育“记忆”，使其回到原始胚胎状态，然后重新生长成不同的细胞也就是说，可以通过细胞再编程，让成年细胞重新回到胚胎状态，然后可以发育成各种所需的组织和器官 　　另一种方法更为先进探究人员用活鼠做试验，让细胞干脆从一种成体细胞变成另一种成体细胞，打破了细胞单向发育的规那么这种方法的先进之处在于干脆，省去了让细胞重新编程变为干细胞的过程。

　　 　　许多细胞都可以重新编程 　　 　　2022年细胞重新编程的一个重要成果是对人类一种顽症――肌萎缩性脊髓侧索硬化症(ALS)的探究美国哈佛大学的艾根探究小组和美国哥伦比亚大学的探究小组共同从患有肌萎缩性脊髓侧索硬化症病人的皮肤中提取了致病细胞，对其进展基因改造，然后将改造后的细胞注入患者的大脑中，结果令人鼓舞经过基因改造的细胞在人体内能够正常工作 　　肌萎缩性脊髓侧索硬化症又称路葛雷克氏症(俗称渐冻症)，是一种运动神经细胞受损的疾病，患病后肌肉会渐渐萎缩，进而全身瘫痪并死于呼吸衰竭探究人员是从两位患有肌萎缩性脊髓侧索硬化症的姐妹身上提取的细胞，她们一人为83岁，另一人是82岁由于这一疾病的遗传性，姐妹俩的祖先中有2％的人患有此种疾病 　　探究人员从这两位老人身上提取皮肤细胞后，参加4种基因将这些细胞转变回诱导性多能干细胞探究人员用这4种基因来重新设定细胞程序，使其演化为诱导性多能干细胞状态的基因，这是细胞重新编程的第一步然后，探究人员将来自其中一名病人的诱导性多能干细胞沉溺在多种信号分子中，设法使这些细胞成为看上去像是运动神经元的细胞，而运动神经元就是在肌萎缩性脊髓侧索硬化症中遭损害的细胞。

　　这一做法的目的是，用诱导性多能干细胞来制造在遗传上与病人相匹配的安康细胞，并取代病变的细胞，这样不会产生排异反响但是，在将这种方法平安地用于人身上之前，仍旧有重大的障碍须要克制而且，在实施中也可能有麻烦，例如，通过重新编程的细胞变成干细胞后是否会难以限制其生长假如不能限制，就简单诱发癌症 　　此后，美国哈佛大学干细胞探究所的乔治・戴利等人与其他探究人员合作，创立了20个诱导性多能干细胞系，它们代表的是10种疾病，包括腺苷脱氨酶紧要联合免疫缺陷症、Ⅲ型戈谢病、杜兴氏肌肉萎缩症、贝克肌肉萎缩症、唐氏综合征、帕金森病、青少年糖尿病、舒－戴二氏综合征、亨廷顿舞蹈病、莱施－奈恩二氏综合征(携带者) 　　对这些疾病建立诱导性多能干细胞(干细胞样细胞)也是利用细胞重新编程的方法，而这是建立疾病干细胞样细胞库的起先，有助于探究多种疾病同时，哈佛大学的探究人员还承诺将免费向全世界的科学家供应疾病干细胞样细胞系资源让一种细胞转化成另一种细胞 　　进一步的探究还获得了细胞重新编程以获得干细胞的新相识，即再编程的目标并不必须要回到胚胎状态，而是可以让细胞干脆变成另一种新的成体细胞这就是利用基因重组技术，实现不同种类成体细胞之间的干脆转化，也因此，这代表了再生医学的更为干脆和先进的方向。

　　哈佛大学医学院的周桥和波士顿儿童医院的道格拉斯・梅尔顿探究小组通过注射冷冻的平凡腺病毒，把3种基因(Ngn3、Pdx1、Mafa)送入体内缺乏胰岛B细胞的病鼠胰腺内，结果鼠的胰腺内大约20％的外分泌细胞转化成胰岛B细胞胰岛B细胞增加，分泌的胰岛素相应增多，病鼠体内过高的血糖水平降低，糖尿病病情便减轻 　　腺病毒携带的3种基因具备将平凡细胞转化成胰岛B细胞的功能胰岛B细胞数量稀有，假如受到破坏，就会引发I型糖尿病而外分秘细胞在胰腺中较常见，大约占胰腺的95％ 　　不过，尽管腺病毒作为载体比拟平安，但探究人员还是盼望找到幸免运用病毒的方法，不把3种基因注入人体中，否那么风险较大，也因此会招致美国相关管理部门的反对 　　利用细胞重新编程获得干细胞还有其他多种方法例如，把胰腺中的成熟的胰腺细胞(又称外分泌细胞)再编程为胰岛B细胞，也可以采纳引进4种基因的方法美国麻萨诸塞州总医院癌症探究所和再生医学中心的马塞厄斯・斯达特费尔德探究小组用这样的方法也胜利地让小鼠的胰腺外分泌细胞转化成胰岛B细胞 　　这种状况对旧有的医学现象和理论是一种颠覆，因为在生物体内，分化了的细胞几乎从来不变更开展方向，比方从肌细胞变成肺细胞。

然而，这种细胞的干脆再编程对治疗某些疾病来说比采纳多能干细胞更简洁、更平安这项技术或许能使科学家 们加快在试验室造就所需的细胞类型，用确定的因子把造就的一种细胞变成另一种细胞平安的担忧和改良技术 　　但是，细胞重新编程既然是变更细胞的一种方式，这也意味着会永久变更细胞DNA，造成平安隐患因为，把外源性基因插入细胞的基因组中可能会变更现有的基因，例如防癌基因，导致细胞简单形成肿瘤尽管插入的基因在重新编程完毕后自动关闭，让细胞自身的基因接收，但探究人员仍旧担忧插入的基因会再激活或者对细胞产生其他微妙的影响 　　例如，引进4种基因(Oct4、Sox2、c-myc、K1f4)进展细胞重新编程的方法须要用4个独立的病毒，每个病毒对应1个重组基因，才能将基因转移到细胞的DNA中而这些病毒可能会把这4个基因植入到细胞DNA中的任何部位，因此有可能引发致癌基因的表达，引起癌症 　　为了幸免这种危急，探究人员正在尝试多种方法例如，美国怀特海德生物医学探究所的探究人员尝试将4个重组基因串联起来，用一种病毒把它们植入成年试验鼠和人类细胞的基因组，结果显示这种方法能够表达全部4种重组基因，从而启动细胞重新编程。

而这种在基因重组过程中把所需病毒的数目从4个削减到1个的方法能极大地简化诱导多能干细胞的生成，同时也增加了平安性 　　另一方面，日本的探究人员也发觉，一种称为质粒的DNA环状体也可以将启动细胞重新编程的基因载入细胞另外，腺病毒也是基因工程中常见的一种载体病毒，该病毒导致常见的感冒，但并不将自己插入细胞的基因组中腺病毒的功能是，能长时间地表达插入的外源性基因，将细胞重新编程但是随着细胞分裂，病毒被稀释到检测不到的水平，使重新编程后的细胞内原来的基因组保持不变 　　但是这些比拟平安的插入外源性基因以启动细胞重新编程的方法在效率上好像又较低这也逼迫探究人员探究既平安又有效率的方法如今，在大多数试验中，1万个细胞中能被胜利重新编程的细胞少于1个不过，美国加利福尼亚州和西班牙的两个探究小组发觉一种叫做角质细胞的皮肤细胞特殊简单重新编程探究人员能把大约1％的角质细胞重新编程，整个过程只要10天，而其他细胞那么须要好几个星期毛囊是角质细胞的一个丰富来源，探究人员称，他们从人头上拔下的一根头发的细胞中获得了特性化的细胞系而从头发获得细胞比切下一块皮肤要简单得多 　　最终的状况是，既然探究人员绕过胚胎干细胞而用多种方法获得各种干细胞，但现阶段还只是在试验室中可以让干细胞转变成特定的细胞和组织，例如让干细胞转变成有心博的心脏细胞。

然而，这些细胞是否能融入病人的组织并替代或修复患病的细胞和组织，仍有许多技术和难关须要攻克文章代码：0203) 　　 　　责任编辑　张　田 第7页 共7页。