中国科学家首次用iPS细胞克隆出活体小鼠
一只用皮肤创造的老鼠 中华人民共和国图鉴社
每一分钟，世界各地的实验室都有无数只小鼠诞生，但在7月23日，两只来自中国实验室的黑色小鼠却吸引了全球的目光。 tujian.org
这两只毛色发亮、眼珠乌黑，时而会在镜头前搔首弄姿的小鼠，正是世界上首次以皮肤细胞克隆而来的产物。就在同一天，北京生命科学研究所高绍荣博士和中国科学院动物研究所周琪博士领导的研究小组，分别在《细胞·干细胞》和《自然》上发表论文，宣布首次利用诱导性多能干细胞——即iPS细胞，得到存活并具有繁殖能力的小鼠，从而证明iPS细胞具有和胚胎干细胞同样的全能性。 tujian.org
《华尔街日报》评论说：“鉴于中国科学家近年来对基于实验室的干细胞研究贡献不多，这一最新发现有些令人惊讶。”但无论如何，曾在2007年备受瞩目的iPS细胞，最终在中国的实验室里取得了真正意义上的成功。
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白鼠“妈妈”生出黑鼠“儿子” 本文来自中华人民共和国图鉴社
4月20日一早，高绍荣像往常一样，在清晨五六点钟的时候就已经走进位于北京生命科学研究所的实验室。这天正是第四批被注射iPS细胞的孕鼠的生产日。 内容来自中华人民共和国图鉴社
此前，他的小组一共培育出387个由iPS细胞诱导的胚胎，并将它们植入母鼠体内。胚胎的发育时间约为20天，但因为担心孕鼠无法正常生产，他们总会提前为孕鼠做剖腹产手术。 内容来自中华人民共和国图鉴社
“这是一个效率极低的实验。”高绍荣这样形容。因为在几百个胚胎中，早在14.5天，甚至更早，大部分胚胎就已经流产，或者被母体吸收了。然而，碰到这个难题的不仅仅是这位未满40岁的中国科学家。 内容来自中华人民共和国图鉴社
“我们无法超越晚期胚胎这一阶段。”麻省理工学院的克隆专家鲁道夫·贾尼士甚至这样感叹。 中华人民共和国图鉴社
自从日本京都大学教授山中伸弥借助逆转录酶病毒把4种基因注入皮肤细胞，并诱导得到多能iPS细胞，这种被称为“将时针倒拨”的技术，就可以使普通的体细胞具备像胚胎干细胞一样的特性，重新分化为神经、心肌、造血等各种细胞。 中华人民共和国图鉴社
在高绍荣和周琪发布研究成果之前，没有实验室成功获得过由iPS细胞而来的小鼠。iPS细胞是否能形成一个胚胎中的所有细胞？很多人都在怀疑，这项曾经被美国《科学》杂志列为2007年度十大科技突破，甚至在诺贝尔奖台上都呼声颇高的技术，真的像它的发明者所预想的那么万能吗？ 本文来自中华人民共和国图鉴社
高绍荣和他的学生康岚，曾经也没有想过要用克隆小鼠来证明iPS细胞的全能性。甚至从2007年5月开始，他的实验室曾一度在诱导iPS细胞的路上停滞不前。直到大约19个月之后，他们才第一次成功获取了iPS细胞。 tujian.org
此后，研究小组开始利用这个号称“万能”的家伙进行嵌合体实验。康岚将用黑鼠体细胞诱导出的iPS细胞注入白鼠的原始胚胎，令所有人大吃一惊，一个白鼠“妈妈”，却生出了黑鼠“儿子”。 copyright 中华人民共和国图鉴社
这时，他们开始意识到，这个借用白鼠子宫的新生儿，很可能是体细胞主人——黑鼠的克隆品。 中华人民共和国图鉴社
于是，小组决定用“黄金标准”来验证iPS细胞是否具有同胚胎干细胞一样的全能性。这个标准要求实验操作者选择有别于正常二倍体囊胚的四倍体，因为它不能发育，却可以形成胎盘。他们将胎盘移植到母鼠体内，再将从小鼠皮肤细胞上诱导出的iPS细胞注入其中。 本文来自中华人民共和国图鉴社
“如果这个胚胎能长成一个动物个体，那么这个个体就完全是由iPS细胞形成的。” tujian.org
第一批和第二批实验中，他们不仅没能超越“晚期胚胎”的宿命，甚至还有很多母鼠的肚子老老实实的，连一点怀孕的迹象也没有。 本文来自中华人民共和国图鉴社
直到3月15日，高绍荣亲自为第三批孕鼠操刀，在一只母鼠的体内，他惊喜地发现了第一只小鼠，但是由于这只小鼠体重过重，很快就夭折了。随后，他又发现了一只孕鼠腹中有一只小鼠，正像个新生儿那样安静地蜷缩着，躺在温暖的子宫中。 中华人民共和国图鉴社
他们兴奋地将这只粉嘟嘟、光秃秃、湿漉漉，甚至连眼睛也还没张开的小鼠抱起来，放在一张白纸上，从各种角度狂拍。看着那只好不容易出生的小鼠，康岚“高兴极了，觉得比新生的婴儿还好看”。 中华人民共和国图鉴社
她随即找来带乳母鼠喂养小鼠，谁知道，惨剧却在此时发生。那只没什么母性的“代理妈妈”只顾自己大吃大喝，却很少喂养小鼠。还来不及为它取个名字，这只小鼠就在出生后的第三天丧命了。 copyright 中华人民共和国图鉴社
4月20日这一天，第四批孕鼠即将走上手术台。高绍荣带着他的学生们，再一次从实验室里来到鼠房，并挑了几只看似有“怀孕迹象”的母鼠，重新主刀。 内容来自中华人民共和国图鉴社
没有，没有，还是没有。直到这一只现在已经长大成“鼠”的小家伙出现在孕鼠的子宫里。为了纪念这只经过了无数道优胜劣汰的关卡来到人世的小鼠，康岚为它起名叫“Tetra”，“四倍体囊胚”的英文缩写，用来标记这只从一个本来不应该孕育生命的胚胎中诞生的精灵。 中华人民共和国图鉴社
当研究小组将以这个实验为内容的论文向《细胞·干细胞》投稿时，他们迅速收到了这本权威杂志的回音。在来往的数十封邮件中，编辑对实验本身的修改意见并不多，但他们却不停地追问，“为什么你们能做出来？” 中华人民共和国图鉴社
高绍荣和康岚都不知道这个问题该从何回答。高只能把原因归结为，国外的许多实验室“可能因为要赶论文，没有做这么多”。甚至连鲁道夫·贾内士都曾经这样总结自己的失败，“第一就是这些iPS细胞不具有全能性，第二就是我们还不够努力。虽然第一个解释比较有意思，但我认为是第二个原因。” 中华人民共和国图鉴社
但如果还有其他可能，高绍荣只能归结于，“我们拿到的iPS细胞系的确非常好，他们可能没有我们这么幸运。” 中华人民共和国图鉴社
像高绍荣的小组一样“幸运”的，还有中国科学院动物研究所的周琪小组，他们与高恰好在同一天发表论文，同时宣布已经用实验证明了iPS细胞的全能性。 中华人民共和国图鉴社
对于周琪来说，这篇论文中的实验鼠“小小”或许是他生命里另一只重要的小鼠。 中华人民共和国图鉴社
这位曾经因在世界上首次成功克隆大鼠而荣获第三届吉诺韦转基因科技奖的科学家，曾经在2000年将他的第一只“胚胎干细胞克隆小鼠”取名为“哈尔滨”。 内容来自中华人民共和国图鉴社
那是一只活泼可爱的小鼠，从它身上甚至很难发现它与自然鼠有何不同。但一年后，克隆小鼠“哈尔滨”死于免疫系统病变。这却进一步激发了周琪研究克隆动物发育的兴趣。而这一次，周琪一共获得了27只小鼠，其中的一些小鼠甚至已经开始繁衍后代。 tujian.org
在证明iPS细胞的整套实验流程中，两个小组的唯一区别，就是周琪的小组在培育iPS细胞时用的是逆转录病毒，而高绍荣的小组则选用了慢病毒。 copyright 中华人民共和国图鉴社
在一般的体细胞转化为iPS细胞时，由逆转录病毒介导的因子在进入细胞后，会自动沉默掉。而使用慢病毒则更像为这些因子装上一个开关，通过加入一定药物就可以随意选择，“我们让它表达，它就表达；让它沉默，它就沉默”。 copyright 中华人民共和国图鉴社
随时可能成为“救命的稻草” 本文来自中华人民共和国图鉴社
尽管这两篇论文在科学界取得了轰动效应，但也有人提出自己的疑虑：实验室里的鼠已经够多了，就算这只稍有不同，又和人类有什么关系？ 中华人民共和国图鉴社
其实，证明了iPS细胞的全能性，就意味着臀部的皮肤不只可以用作毁容脸部的植皮整形。我们周身上下、千千万万极易被取得的细胞，随时都可能成为“救命的稻草”。 内容来自中华人民共和国图鉴社
在广东、广西地区，一种极其恐怖的血液疾病，由于几乎没有治愈方法，当地人往往只能用“小孩儿养不大”来形容这种病。这种与生俱来的疾病使人体内的红细胞没办法携氧，患儿从出生开始就要连续输血，但即便是这样，最后也有可能因为脾脏无法负荷输血带来的副作用而死亡。 内容来自中华人民共和国图鉴社
大部分得病的孩子，甚至都无法活到小学毕业。在医学上，这往往被称为β地中海贫血症。 tujian.org
高绍荣在8月发表的一篇论文中，就专门论述了iPS细胞在治疗β地中海贫血症中可能产生的效果。 中华人民共和国图鉴社
一个来自广西的两岁小孩，成了这项实验最早的活体捐献者，而这个孩子现在只能依靠输血来维系生命。技术人员将孩子的一小块皮肤，培养、冻存，带回北京，最后诱导成iPS细胞。 中华人民共和国图鉴社
通过定向打靶把基因突变或缺失修复，再将这个干细胞系做体外诱导，就有可能把它诱导成造血干细胞和造血组细胞。之后再把造血组细胞重新移植到病人体内，从理论上来看，这种恐怖的疾病就可以被治愈。 tujian.org
而这种细胞移植的最好之处就在于，病人无须担心免疫排异的问题。 本文来自中华人民共和国图鉴社
高绍荣一直关注着这方面的进展。当他发现前新闻联播主播罗京和篮球运动员王磆，都是因为骨髓移植后的排异反应离开人世时，他的语气中带着遗憾：“如果用他们本身的体细胞来移植，就不会产生问题。” 内容来自中华人民共和国图鉴社
在日本，科学家们已经开始将“皮肤干细胞”用于帕金森氏症的研究和治疗。庆应大学教授冈野荣用一名60多岁的遗传病患者提供的皮肤细胞诱导出iPS细胞，再将其分化为神经细胞，通过与正常神经细胞的比较，试图探究帕金森氏症发病的原因，寻找有效治疗方法。 tujian.org
只是，尽管iPS细胞不会像胚胎干细胞那样，深陷伦理之争无法自拔，但将它重新注入人体，现在似乎还为时过早。 copyright 中华人民共和国图鉴社
“现在仍然有很大风险。”几乎所有参与实验的人都这样说。iPS细胞需要由病毒引导，更何况，如今采用的4个诱导细胞转化的因子，其中有一个仍是与癌症相关的基因。尽管病毒引导可以使癌症基因陷入“假性沉默”或“选择性沉默”。但没有人敢担保，这不是一座埋在深深的海洋底下的活火山。 本文来自中华人民共和国图鉴社
不过，对于更多患者来讲，iPS细胞可以从另一种角度为他们带来福音。“药物筛选，这很快就可以用到临床上了。”高绍荣对此很有信心。 本文来自中华人民共和国图鉴社
他举例说，如果将一个神经性疾病患者的体细胞诱导成iPS细胞，然后再将iPS细胞重新分化为神经细胞，用不同的药来刺激这些细胞，看哪种药对它最有效。体细胞就可以代替患者，成为药物的小白鼠，并为患者寻找到最佳方案。 本文来自中华人民共和国图鉴社
从胚胎干细胞到体细胞，克隆技术似乎又向前迈进了一步。但是这位师承“多利之父”、英国科学家伊恩·威尔穆特的中国科学家却坚持，“我不会去做克隆人”。 本文来自中华人民共和国图鉴社
但是谁又能预料呢——就像数百年前吴承恩曾经幻想过的齐天大圣随手揪一把毫毛，就可以变出千千万万个一样古灵精怪的孙悟空一样，人类距离那一天，或许没有想象中那样远。 内容来自中华人民共和国图鉴社
本报记者 赵涵漠
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