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華裔創造“萬能細胞” 洞悉生命之迷

記者蕭元愷 2007-11-29 11:03 環球華報

俞君英

【環球華報記者蕭元愷】就在電擊槍案和幫派犯罪的報道充斥本地華文大小報章顯著版面的時候，關于幹細胞（stem cell）研究獲得巨大進展的報道悄然躍上一家英文報紙的頭版頭條，随後就像産生發酵作用一樣，在各方面産生連鎖反響。

其實這不隻是來自加拿大主流媒體的報道，而且已經衍變成世界範圍的“人類關注”，近日當“萬能細胞”、“意義相當于飛機問世”、“可能獲得諾貝爾獎”等消息通過電波傳到全球時，就猶如一針興奮劑，在科技界和社會上引起了莫大的震動。而轟動一時的新聞主角就是北京大學生命科學院97級畢業生、美國威斯康星大學麥迪遜分校湯姆森實驗室的助理研究員俞君英。

正如加拿大首席細胞專家魯德尼基（Michael Rudnicki）日前所言，這是一次“革命性的幹細胞研究”（revolutionize stem-cell research），幹細胞也叫“胚胎幹細胞”，人類自身結構的所有組織都源自于此，因此其研究突破的意義怎樣估計都不爲過，堪稱科學史上的“巨大裏程碑”（tremendous scientific milestone）。随着幹細胞工程研究的不斷深入，生命的奇迹将在21世紀上演。

華裔之光

北京時間11月24日淩晨4時05分，剛剛因成功培育出新型“萬能細胞”而引起世界轟動的華裔女科學家俞君英，從美國發來這樣一封電子郵件：“請代我向我的父母和浙江的家鄉父老問好，祝他們身體健康，生活幸福！”

整整4年，俞君英在美國加盟的研究團隊就像上緊的發條，一刻都沒有停歇。她先用2年時間作前期研究，利用胚胎幹細胞（embryonic stem cell）分化出血液細胞，再将血液細胞“退化”爲幹細胞，以此證明人體細胞通過基因改組可以轉化爲幹細胞。

從2005年開始，俞君英在實驗室研究人員的幫助下，将精力全部撲在了篩選“改造”皮膚細胞的特殊基因組合上。

俞君英的畢業論文研究植物“反義酶基因”，這與她在美國研究中應用的“逆轉錄病毒”不無可借鑒之處，但她前者使用了植物，後者研究了人體。

當俞君英發現，日本京都大學山中伸彌博士也在着手相同的研究，一場暗中角力的“時間賽跑”，由此在兩個研究小組中展開。爲了能搶先“撞線”，她幾乎每天都把自己關在了實驗室，一呆就是十幾個小時，常常放棄節假日。

就這樣經過了無數次的試驗之後，俞君英成功了。 11月21日，《科學》（Science）和《細胞》（Cell）期刊同時發表美日雙方的科學論文，宣告人類首次以非克隆技術培養出人體幹細胞。

虽然还只是一名年轻的助理科学家，但因为研究的思路确立和主体实验都是她一个人完成，俞君英成为了论文的第一作者。在她的署名后面还有长长的11个人的名单，其中包括她的“老板”——实验室主任汤姆森的名字和另外两名中国学者。

此时安静内向的俞君英，只是私下里和同事们一起开了一瓶香槟。大陆方面问候的电话打过来，询问她此时的感受，她说就想好好睡上一觉，“这段时间太累了！”

突破的意义

这次研究成果表明，细胞学的一种新技术由此诞生，将基因注入人体皮肤细胞，引起它们转化成为胚胎干细胞的类似物。这种新的细胞与胚胎干细胞有着完全一样的组织成分，包括具有转化成其他类型人体组织的能力。领导美国方面研究的生物学家、威斯康星-曼迪逊大学（the University of Wisconsin-Madison）托马逊教授（James Thomson）就此表示，这些新细胞可以做胚胎干细胞能干的所有事情。

由于有些病患者的免疫系统排斥从胚胎干细胞再造人体组织，常常抵触器官移植，新的研究技术为从根本上改变这种状况，探索一条新路。因为这个研究成果证明，可以在躲开免疫系统干扰的状态下，从病患者自己的身体上“复制”干细胞。

麻塞诸萨州发达细胞工程（Advanced Cell Technology of Massachusetts）负责人蓝查（Robert Lanza）更将这次研究的成果比喻为怀特兄弟（Wright brothers）发明飞机。从这种角度看，俞君英的研究相当于航空工程中制造成首架可飞行的飞机，进一步努力，可以制造出民航飞机、轰炸机、战斗机等。实现了干细胞的定向分化、在体外培育出分化细胞形成的组织，如心脏、肝脏、肾脏等就成为了可能，俞君英在这一领域迈出了非常关键的一步。在今后的临床应用上，就有希望避免移植器官的来源限制和人体的排斥反应，以及胚胎克隆技术的伦理问题。这也就是科学界为之轰动原因所在。

为何《科学》和《细胞》两份期刊选择在同一天发表美国和日本的论文？有关方面认为可能是协商的结果，因为双方提交论文的时间很接近。

另外，美国和日本两个研究小组选择的植入基因组合略有不同，它们选用了不同类型的人体皮肤细胞为“底版”。美国研究小组选用的是成纤维细胞，而日本研究小组选择的是面部皮肤细胞。实验表明，“ｉＰＳ细胞”与胚胎干细胞功能十分相似，可分化为人体多种组织细胞。

继往开来

这次突破等于是站在巨人肩膀上取得的，科学的发展就是像接力赛跑一样。

近年来，生命基因科学领域有两大突破：一个是克隆羊多莉的诞生，它改变了过去“只有植物可以无性繁殖而动物不能无性繁殖”的认识，可以最大限度地保存物种的优良品质。另一项就是干细胞的研究，自1998年美国威斯康星大学的汤姆森教授在《科学》上发表论文宣告获得了具有无限增殖和多向分化潜力的人体胚胎干细胞后，干细胞研究就成为社会的焦点。1999年度世界十大科学成果评选中，“干细胞研究的新发现”荣登榜首，“干细胞”研究在2000年再度被评为年度十大科学成就之一。

去年6月，日本山中伸弥的团队成功利用实验鼠皮肤细胞改组成干细胞，特别在实验的最后阶段，筛选下来的可用基因越来越少，因为这些用于改组皮肤细胞的基因同行们都相当熟悉了，很可能别的实验室抢先一步。

当年，汤姆森教授创造干细胞无限繁殖的技术，在这基础上再加上俞君英的勤奋和智慧，才使得她在短期内将表皮细胞转化为干细胞成为可能，实现了震惊世界的科学进步。

俞君英表示她将继续完善人类干细胞改组的方法。今后的目标是通过细胞移植，攻克心脏病、脊椎损伤等器官缺损疾病的治疗难关。未来的方向是通过干细胞分化出人体器官细胞，然后通过细胞移植用于治疗心肌损坏等器官损伤类疾病。如果成功，那将是医学史上的一大突破。

美国总统布什已经两度否决了放宽联邦政府资助胚胎干细胞研究的法案，认为美国纳税人的钱不能用于“故意摧毁人类胚胎”。因此白宫11月20日对美日科学家的这一新成果表示欢迎，认为这才是干细胞研究的“正道”。

聚焦“干细胞”

具体到干细胞，有关专家介绍说，人体有200多种不同类型的细胞，干细胞是在生命的成长和发育中起“主干”作用的细胞，它可以分化成其他的细胞，进而发育成为不同的组织和器官，因此也被称为“万能细胞”；它的自我更新能力和可塑性为人体组织、器官的再造提供了可能。同时，干细胞可分裂为“不对称分裂”，即干细胞经过一次分裂产的两个细胞，一个仍作为干细胞存在，另一个却可经过许多次的分裂增殖后，最终变成了成千上万的各种各样的体细胞。

可以说干细胞研究的热度上升与克隆羊多莉直接相关。多莉诞生后在伦理道德上引起争议，各国政府纷纷表态禁止人体克隆。为此，相关领域的科学家相继转移了科研方向，大多开始了干细胞工程对器官移植和疾病治疗价值的探索。由于这些新的研究课题可以使人类直接受益，所以好评如潮。

根据《温哥华太阳报》（Vancouver Sun）报道，目前从人的皮肤“复制”干细胞的基本过程是：科学家从36岁女性脸部开始提取若干皮肤细胞（skin cells），然后注入Oct3/4、Sox2、Klf4和c-Myc四种“逆转录”（retro-viruses），数周后转化形成胚胎干细胞，其复合成分意味着能够转化成任何类型的人体组织。在此基础上进行最后的实验，科学家在新合成的细胞中注射成长素，观察是否有转化成其他人体组织的能力，该细胞如果注入心脏成长素（heart growth factor）， 12天后，这些细胞就会出现起博现象。

因为干细胞的应用价值实在太大了，干细胞是在生命的生长和发育中起“主干”作用的原始细胞。它的神奇之处在于具有自我更新、高度增殖和多向分化的潜能。利用胚胎干细胞自我更新、高度增殖和多向分化的能力，结合现代生物医学及工程技术，有可能使人类组织或器官的修复和替代的美梦成真。

加国掀起强烈反响

学术界承认，上述研究成果转入实际应用，还需要若干年，它的最直接价值是有利于对疾病的研究和治疗，同时开发更有效的药物。

卑诗大学生物化学研究中心从事干细胞研究的麦克南尼（Kelly McNagny）说，这个研究之所以受到欢迎，它的意义还在于摆脱了对胚胎的依赖，使对人体自身的研究手段更加丰富化，其潜在的好处极其庞大，在人类探索生命本源上迈出实质性的一步，是一次着眼于未来的前瞻性突破。

当然，正如世界上几乎所有科学研究一样，生命科学的重大突破也是一把双刃剑，关键在于谁掌握了这门技术，用在什么样的领域。正因为有可能颠覆社会伦理，有可能冲破人类道德的底线，所以在某些领域政府会加以限定或制约。

然而不能因噎废食，在卑诗大学大脑研究中心研究干细胞的学者罗斯坎斯（Jane Roskams）就乐观地表示，由于联邦和省政府政策上的相对宽松和资金上的支持，未来在细胞研究方面，加拿大应该要比美国的客观条件更有利一些。

在这方面，卑诗大学研究论理学的专家麦克东纳尔德（Michael McDonald）说，可以援引堕的事例，加拿大对堕胎的反对声音相对来讲就要比美国弱一些。尽管如此，加拿大反对堕胎的天主教势力基本上也反对胚胎干细胞的利用。

而温哥华天主教发言人舒拉特兹（Paul Schratz）日前代表教会说，对干细胞研究发的新发现表示“谨慎的高兴”（cautiously excited）。他认为在表面上，似乎克服了在胚胎干细胞方面的主要伦理障碍，但一切尚言之过早。

也有科学家担心俞君英和日本科学家的方法破坏了DNA的结构，并使用病毒作为引入基因的载体，由此可能引发细胞癌变。事实上通过改良基因导入方法等手段，使新的干细胞达到与胚胎细胞完全一致的水平，其差异极其微小。不过，器官细胞培养以及移植后能否起作用等问题，还需要做大量的研究。

不管怎么说，对于这些仿制的“胚胎干细胞”，还需要深入研究，以比较它们和真正的胚胎干细胞在临床应用等方面是否有显著差异。所以现在就停止人类胚胎干细胞研究还为时过早，而且“ｉＰＳ细胞”离实际应用还有很长的路要走。

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