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干细胞变得非常简单成为整个领域的秘诀
干细胞研究是在上世纪90年代后期开始热起来的。自上世纪80年代中期以来,发育生物学家一直都在实验室使用人类胚胎癌(EC)细胞,但是对小鼠胚胎干细胞(ESCs)和胚胎*殖细胞的研究,已经让研究人员看到了希望:他们能够制备来自人类的多能干细胞,而不会有EC细胞的异常基因组。在新的千年之前,一些研究人员正*地朝着这个目标努力。
在1981年,多能干细胞是从小鼠胚胎中分离的,新的细胞系带来了两大进展:培育大量的细胞用于研究转基因小鼠的发育和制备。小鼠胚胎干细胞改变了整个哺乳动物遗传学。如果我们能从培养物中取出一个细胞,用遗传学手段操纵它——改变它,敲除基因,添加基因,做任何你想做的事,并把它放回胚胎,孕育出小鼠,那么真的是革命性的。
在接下来的17年里,生物学家们开发了各种程序和培养条件,从小鼠胚胎干细胞衍生出多个不同的细胞类型,包括造血细胞、肌肉细胞、神经元,但研究人员一直想在人类细胞中重复这个壮举。在1998年,从人类胚胎和胎儿组织中分离出了多能干细胞,然而,干细胞研究进入了一个领域:人类细胞疗法似乎唾手可得。
与此同时,研究人员们将一个乳*细胞的细胞核,插入一个绵羊的卵细胞,从而有了克隆羊多莉的诞生,表明哺乳动物卵母细胞所含的因子,可能*重编程一个*分化的细胞的DNA。后来,细胞融合实验表明,人类胚胎干细胞也含有重编程因子,可以使体细胞基因组恢复到多能的胚胎状态。研究人员预计,一旦得以确定,这些重编程因子就可以将任何分化细胞转换成胚胎干细胞样的状态,并能够回避使用人类胚胎进行研究的大多数争。
实验室大部分成员的任务是,发现这些因子,作为其主要课题的一个小项目。很显然,这将是一个非常重要的发现,但是同样清楚的是,它可能并不起作用。但是,日本京都大学的干细胞生物学家山中伸弥,却比研究团队抢先了一步。在2006年,山中伸弥和他的同事描述了四个转录因子——Oct4、Sox2、c-Myc和Klf4,当他们用一个逆转录病毒将这些基因转入细胞的基因组时,可将小鼠成纤维细胞转换到多能状态。结果被称为诱导多功能干细胞。
研究小组已经有了基因用于四个因子的克隆,并立即开始跟踪。从字面上看,把这些东西放在一起,并重复山中伸弥发表的实验,只是个时间问题。随后,山中伸弥发表的实验也在其他研究起作用,并快速地人类成纤维细胞生成。