2008年度十大科技进展第一名: 细胞重编程
《Science》在2008年12月刊上评选出了今年十大科技进展,这一篇文章所介绍的“细胞重编程”技术被列为十大科技进展的第一名。来看看“细胞重编程”技术是如何成为今年最受瞩目的科技焦点的。
2008年度十大科技进展第一名:细胞重编程
(这是《Science》杂志2008年12月刊登的“2008年度十大科技进展”系列文章的第一篇——译者注)
通过插入基因来“反转”细胞发育时钟的办法,科学家们对疾病以及细胞如何决定它命运的问题有了更深刻的理解。
今年,科学家们在“细胞炼金术”上取得了长久以来所追求的巨大成功。他们从多种病人的身上提取皮肤细胞,并将这些细胞"重编程"为干细胞。这些干细胞在实验室里生长,分化,并成为一种新的工具,有利于科学家们研究引发疾病的细胞是如何发育的。将疾病分解到病人的细胞层面进行研究是一个漫长的道路,而这个成就则可看成是其中重要的一步。
这个成功的诀窍是一个遗传学上的小把戏,2年前就被提出来并首先作用于小鼠的身上。科学家们将细胞发育的“记忆”抹去使其返回到原始的萌芽状态,并重新生长到其他的状态。2008年在细胞的重编程上,研究人员到达了另外一个里程碑:在一个精心设计的活小鼠实验中,他们促使细胞从一种成熟的状态直接跳跃到另一种状态,打破了“细胞的发育就像公路的单行线”的传统观念。这些成就与其他赋予细胞新身份的“妙计”一起,使得细胞重编程这个新兴的领域进入了《科学》年度科技大突破的名单之列。
今年的科技大突破在很大程度上消除了人们关于3年前爆发的那次巨大的科技丑闻的记忆。在那次丑闻中,韩国的科学家们声称使用体细胞核迁移技术——一种曾经在克隆羊多莉的身上使用过的技术——从1型糖尿病人,脊髓损伤和先天性免疫缺陷症的病人身上制造出干细胞。这个事件的爆发对相关领域的研究来说是一次巨大的倒退,而与特定疾病相关的干细胞在当时似乎变成了遥不可及的目标。
这次的科技新进展建立于之前的科技突破的基础上。10年前的上个月,威斯康星的科学家们宣布成功培养出了人类胚胎干细胞(human embryonic stem, hES),这种细胞能够生长成为人体任意一种类型的细胞。这种被称为“多能性”(pluripotency)的细胞开启了发育生物学和相关医学研究的新纪元,但是障碍依旧存在:分离这种细胞往往以毁灭一个胚胎为代价,这招致了有关生物伦理的激烈争论。在很多国家(包括美国),来自政治的阻力限制了科学家们对人类胚胎干细胞进行的研究。
2006年,日本的科学家们找到了一个可能的办法来绕过对于人类胚胎干细胞的实际和伦理障碍。他们只是将4种基因植入到培养于实验室培养皿里的老鼠尾细胞,便得到了与人类胚胎干细胞非常类似的细胞,并称之为“植入多能干细胞”,简称为iPS细胞(induced pluripotent stem)。在去年被列为2007十大科技进展亚军的研究中,该研究团队与另外两个美国的团队们将这种可编程技术扩展到人类的细胞上。这项技术为新的研究热潮开启了大门。
细胞重整
近十年来,研究干细胞的生物学家们一直在寻找从患有顽疾的病人身上获得长寿命的细胞系(cell line)的办法(细胞系指从原代培养物经传代培养后得来的一群不均一的细胞,可以长期连续传代——译者注)。(大多数成熟细胞在实验室培养条件下难以存活,因此从病人身上直接抽取感兴趣的细胞是不可行的。)而在今年,2个研究团队达到了上述目标。其中的一个研究小组从一位患有肌萎缩性侧索硬化症(amyotrophic lateral sclerosis, 又称为Lou Gehrig's disease, 一种攻击运动神经元的萎缩性疾病,能逐渐导致瘫痪)的82岁老妇人皮肤细胞中提取了iPS细胞系。之后,科学家们将它们培育受该疾病影响最大的两种细胞——神经元和神经胶质。
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