這些天，在生物醫學裡大家議論最多的一條新聞，就是日本科學家山中伸彌（Shinya Yamanaka）和英國科學家約翰•戈登(John B. Gurdon) 由於在成熟細胞重編程方面做出的傑出貢獻，一起獲得了2012年諾貝爾生理/醫學獎。

今年的諾貝爾生理學/醫學獎所獎勵的成就，是發現成熟的，特化的細胞可以被重編程並轉化為不成熟的細胞（幹細胞），並可以生長形成身體上的各種不同器官和組織。通俗點說，他們的研究能讓細胞返老還童，從成熟細胞回到幹細胞，再讓這些具有多分化功能的幹細胞按照人類的需要轉化成能用來治療疾病的各種特定細胞。

他們的研究和發現極大地改變了人類對細胞和有機體的認識，也讓幹細胞研究有了更廣闊的研究和應用遠景。在生物醫學領域裡的影響是巨大的。

細胞的返老還童 （They invented a time machine）

人是從一顆受精卵開始發育而來的。在受精之後的第一天，胚胎中所含有的是不成熟的細胞，這些細胞最終可以分化，形成一個成年個體所具有的全部各種器官和組織。這些細胞就被稱作多能幹細胞。隨着胚胎的進一步發育，這些細胞中逐漸分化出神經細胞，肌肉細胞，肝細胞以及所有其它種類的細胞——所有這些細胞都已經特化，它們具備了一種特別的功能，用來執行人體的各種不同的生理機能。這種從不成熟細胞到特異化成熟細胞的過程在此之前曾經一度被認為是不可逆的。人們認為這是細胞的成熟過程，它們不可能返老還童，重新回到多能幹細胞的階段。

約翰·戈登教授最先向這個生物學教條發起了挑戰。他猜想一顆成熟細胞中應當仍然保存着形成所有其它細胞類型的所需信息。在1962年，他對自己的這一猜想進行了實驗驗證：將一顆青蛙卵細胞中的細胞核用取自一隻蝌蚪腸壁上的已分化特異細胞細胞核進行替換。最終這顆改造過的卵細胞發育成了一隻功能完全正常的蝌蚪，這些克隆蝌蚪最終也都長成了健康的成年青蛙。這一實驗說明成熟細胞的細胞核中仍然保留着發育成各種其它類型細胞的完整信息。當戈登最初公布他的實驗結果時引來質疑聲不斷，但是後來隨着其它科學家重複他的實驗並獲得同樣結果之後，他的這項研究結果開始被人們接受，科學家們紛紛投入這一領域的研究。

但是如何才能直接讓一顆完好無損的成年細胞“返老還童”呢？科學家們在40年後才找到答案。2006年，山中伸彌教授發現成熟的小鼠細胞可以被進行重編程，使之成為一個不成熟的幹細胞。令人驚訝的是，只要引入一小部分基因，他就可以讓一個成熟的體細胞轉變為一個多能幹細胞，這是一種不成熟的細胞，它可以生長形成身體上其它各種細胞。而他發現的這幾個關鍵基因也被命名為“Yamanaka factors”.

人類細胞是否也能像小鼠細胞一樣重返幹細胞狀態？2007年，山中伸彌和湯姆森的研究小組幾乎在同一時間宣布，他們利用此前發現的4種轉錄因子（分別由Oct3/4、Sox2、c-Myc和Klf4編碼），成功的將人體的成熟細胞轉變成有各種分化趨勢的幹細胞（call induced pluripotent stem cells, or IPS cells）。

在他們的研究結果發表後，世界各國的科學家們紛紛放棄胚胎幹細胞研究，轉而進行成熟細胞的誘導工作。目前，山中伸彌和其他研究小組已把多種組織（包括皮膚，肝、胃和大腦）的細胞，轉變成了iPS細胞，並讓iPS細胞分化成了皮膚、肌肉、胃腸道、軟骨、能分泌神經遞質多巴胺的神經細胞以及可以同步搏動的心臟細胞。

人類幹細胞研究的新前景

大家都知道近年來生物醫學研究的一個熱門領域是幹細胞研究，也就是運用能轉化成人體各種細胞，器官的多能幹細胞來研究各種疾病的發病機制和發現可能的治療手段。只是以前的經典方法只有從人類胚胎里才能提取出幹細胞。這個為獲取胚胎幹細胞而要破壞胚胎的過程也引起了人類倫理學上的大論戰，而成了限制幹細胞研究的瓶頸。

而Dr. Yamanaka和Dr. Gurdon的研究成果徹底打破了這個限制，製取多功能幹細胞並不一定需要破壞胚胎，它也可以通過轉化人體成熟細胞，比如皮膚細胞而製成。也許有一天人類能將心臟病人自己的其他體細胞轉化成心肌細胞來治療心肌梗死，用腦溢血病人自己的細胞轉化成神經細胞來治療腦溢血後遺症。

成人幹細胞（iPS）研究現存的問題

兩個安全隱患決定了iPS細胞無法在短時間內進入臨床應用。c-Myc除了編碼轉錄因子，還有另外一種身份：癌基因，而山中伸彌製造的iPS細胞也確實容易發生癌變。

第二個安全隱患來自基因載體——逆轉錄病毒（retroviruses）。利用這類載體向細胞插入基因，有一定的潛在危險。而且，逆轉錄病毒還可能誘導細胞突變，導致癌症。

儘管iPS技術發展非常迅速，各大實驗室也在爭相完善這門技術，但山中伸彌並不認為iPS細胞現在就可以取代胚胎幹細胞。美國馬薩諸塞綜合醫院再生醫學中心的康拉德•霍切林格（Konrad Hochedlinger）說：“我們還不知道胚胎幹細胞與iPS細胞是否真的完全相同。目前，iPS細胞只是多能細胞的一種補充來源，要徹底取代胚胎幹細胞，它必須經受時間的考驗。如果現在就得出結論，顯然為時過早。”

所以說，成熟多功能幹細胞（iPS）研究距離在臨床上實際應用治療病人還有相當距離。但這類細胞對於治療糖尿病、脊髓損傷、帕金森病甚至失明都具有巨大潛力，這一重大發現也為再生醫學和細胞治療技術提供了一個清晰的發展框架。同時它也為研究各種發病機制提供了新手段，翻開了生物醫學研究的一個新篇章。