解讀2012諾貝爾獎生理學(xué)或醫學(xué)獎

2013-10-09 14:43 閱讀：4529 來(lái)源：愛(ài)愛(ài)醫作者：道**然責任編輯：道法自然

[導讀] 卡羅林斯卡研究所的諾貝爾獎委員會(huì )近日決定將2012年諾貝爾生理學(xué)或醫學(xué)獎頒給約翰·格登（John Gurdon）和山中伸彌（Shinya Yamanaka），以獎勵他們發(fā)現成熟細胞可以被重新編程而具備多能性。

卡羅林斯卡研究所的諾貝爾獎委員會(huì )近日決定將2012年諾貝爾生理學(xué)或醫學(xué)獎頒給約翰·格登（John Gurdon）和山中伸彌（Shinya Yamanaka），以獎勵他們發(fā)現成熟細胞可以被重新編程而具備多能性。原文鏈接：http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/medicine/laureates/2012/press.html

    摘要

    諾貝爾獎?wù)J為，這兩位科學(xué)家發(fā)現了：成熟、分化的細胞可以被重新編程，變成未成熟的細胞，能夠發(fā)育成機體內所有種類(lèi)的組織。他們的發(fā)現革新了我們對于細胞和有機體如何發(fā)育的理解。

    約翰·格登在1962年發(fā)現，細胞的分化是可逆的。在一項經(jīng)典的實(shí)驗中，他將蛙的未成熟卵細胞的細胞核替換為成熟腸細胞的細胞核。這個(gè)修改過(guò)的細胞發(fā)育成了一只正常的蝌蚪。成熟細胞的DNA仍然包含發(fā)育為蛙體內所有細胞所需的全部信息。

    山中伸彌在40多年后的2006年發(fā)現，小鼠的完整的成熟細胞可以被重新編程，變成未成熟的干細胞。令人驚奇的是，只要引入幾個(gè)基因，就可以將成熟細胞重新編程變?yōu)槎嗄苄缘母杉毎缈梢园l(fā)育成機體內所有種類(lèi)細胞的未成熟干細胞。

    這些突破性的發(fā)現完全改變了我們對于發(fā)育和細胞分化的觀(guān)點(diǎn)。我們現在知道了，成熟體細胞的分化階段并不一定受到永久的限制。教科書(shū)被改寫(xiě)，新的研究領(lǐng)域也建立起來(lái)。通過(guò)重新編程人類(lèi)細胞，科學(xué)家有了新的契機去研究疾病，以及為診斷和治療發(fā)展新方法。

    生命——分化程度不斷增加的旅程

    我們都是由受精卵發(fā)育而來(lái)。在受孕后的最初幾天，胚胎由未成熟細胞組成，它們每一個(gè)都可以發(fā)育成為構成成熟有機體的所有種類(lèi)的細胞。這些細胞被稱(chēng)作多能性干細胞。隨著(zhù)胚胎進(jìn)一步發(fā)育，由這些細胞誕生出了神經(jīng)細胞、肌肉細胞、肝臟細胞以及其他所有種類(lèi)的細胞——它們都經(jīng)過(guò)了分化，在成熟機體內負擔著(zhù)專(zhuān)門(mén)的任務(wù)。這段由未成熟細胞到分化細胞的旅程，以前被認為是單向的。人們認為這些細胞在成熟過(guò)程中發(fā)生了改變，不可能再回到未成熟、多能性的狀態(tài)。

    蛙在發(fā)育中的倒退

    約翰·格登向“分化細胞不可逆地走向了它的使命”這一教條發(fā)起挑戰。他假設：這些細胞的基因組仍然包含著(zhù)驅動(dòng)它發(fā)育成機體所有不同類(lèi)型的細胞所需的信息。在1962年，他用一個(gè)來(lái)自蝌蚪的成熟、已分化的腸細胞的細胞核，替換了一只蛙的卵細胞的細胞核，來(lái)驗證他的假說(shuō)。這個(gè)卵細胞發(fā)育成了功能齊全的克隆蝌蚪，之后的重復實(shí)驗則得到了成年的蛙。成熟細胞的細胞核并沒(méi)有失去驅動(dòng)細胞發(fā)育為一個(gè)功能完整的有機體的能力。

    格登的里程碑式的發(fā)現最初遭遇了懷疑，但在別的科學(xué)家驗證了他的實(shí)驗后終于被接受。它引發(fā)了密集的研究，技術(shù)手段也得到發(fā)展，最終引出了哺乳動(dòng)物的克隆。格登的研究告訴我們，一個(gè)成熟、已分化細胞的細胞核可以返回到未成熟、多能性的階段。但是，他的實(shí)驗是用吸管將一個(gè)細胞的細胞核移出，再引入另一個(gè)細胞中。那么對于完好的細胞，是否有可能變回成多能性干細胞呢？

    往返旅程——成熟細胞返回干細胞狀態(tài)

    在格登做出發(fā)現的40多年之后，山中伸彌的科學(xué)突破可以回答這個(gè)問(wèn)題了。他的研究關(guān)注于胚胎干細胞，例如最初由馬丁·埃文斯（2007年諾貝爾獎得主）分離自小鼠的多能性干細胞，山中伸彌試圖找出保持這些細胞非成熟狀態(tài)的基因。當他鑒定出了一些此類(lèi)基因之后，他就檢驗看這些基因是否可以令成熟細胞重新編程，變?yōu)槎嗄苄缘母杉毎?br />
    山中伸彌和他的同事以不同的組合方式將這些基因引入成熟的結締組織細胞和成纖維細胞中，在顯微鏡下觀(guān)測結果。他們最終發(fā)現了一種起作用的組合方式，其組分令人驚奇地簡(jiǎn)單。通過(guò)引入四個(gè)基因，他們可以令成纖維細胞重新編程為未成熟干細胞。

    如此誘導出的多能性干細胞（iPS cells）可以發(fā)育成為多種類(lèi)型的成熟細胞，例如成纖維細胞、神經(jīng)細胞以及腸細胞。這項關(guān)于完整的成熟細胞可以重新編程為多能性干細胞的發(fā)現，發(fā)表于2006年并立刻被視作一項重大突破。

    從驚奇發(fā)現到醫學(xué)應用

    格登和山中的這些發(fā)現顯示了在一定條件下，分化的細胞可以令發(fā)育之鐘倒轉。盡管它們的基因組在發(fā)育過(guò)程中經(jīng)歷了調整，這些調整卻不是不可逆的。我們對于細胞和有機體的發(fā)育獲得了全新的視野。

    近些年的研究顯示，多能性干細胞（iPS cells）可以產(chǎn)生出機體內所有種類(lèi)的細胞。這些發(fā)現也為全世界科學(xué)家提供了新的工具，在醫學(xué)的多個(gè)領(lǐng)域做出了非凡的進(jìn)展。多能性干細胞（iPS cells）也可以由人類(lèi)細胞制備。

    例如，我們可以從很多疾病的患者身上獲取皮膚細胞，重新編程，在實(shí)驗室進(jìn)行檢驗以確定它們與健康人的細胞存在何種區別。這些細胞是極為寶貴的工具，可以幫助我們理解疾病機理，從而為治療方法的發(fā)展提供了新的契機。

約翰·B·格登爵士于1933年出生于英國Dippenhall.他于1960年在牛津大學(xué)獲得博士學(xué)位，又在加州理工學(xué)院（California Institute of Technology）從事博士后研究。他于1972年加入劍橋大學(xué)，擔任細胞生物學(xué)教授和麥格達倫學(xué)院院長(cháng)（Master of Magdalene College）。格登目前工作于劍橋大學(xué)格登研究所。

2012諾貝爾獎生理學(xué)或醫學(xué)獎得主人物簡(jiǎn)介：

http://en.wikipedia.org/wiki/Shinya_Yamanaka

山中伸彌于1962年出生于日本大阪。他于1987年在神戶(hù)大學(xué)獲得醫學(xué)博士學(xué)位（MD），接受整形外科醫生培訓，之后轉為基礎科研。山中與1993年在大阪市立大學(xué)獲得博士學(xué)位（PhD），之后工作于舊金山格拉德斯通研究所（Gladstone Institute）和日本奈良先端科學(xué)技術(shù)大學(xué)院大學(xué)（Nara Institute of Science and Technology）。山中目前是京都大學(xué)教授，同時(shí)供職于格拉德斯通研究所。

    山中伸彌，1962年出生于日本大阪府，日本醫學(xué)家，京都大學(xué)再生醫科研究所干細胞生物系教授，大阪市立大學(xué)醫學(xué)博士（1993年），美國加利福尼亞洲舊金山心血管疾病研究所高級研究員。

    山中伸彌是誘導多功能干細胞（iPScell）創(chuàng )始人之一。2007年，他所在的研究團隊通過(guò)對小鼠的實(shí)驗，發(fā)現誘導人體表皮細胞使之具有胚胎干細胞活動(dòng)特征的方法。此方法誘導出的干細胞可轉變?yōu)樾呐K和神經(jīng)細胞，為研究治療目前多種心血管絕癥提供了巨大助力。這一研究成果在全世界被廣泛應用，因為其免除了使用人體胚胎提取干細胞的倫理道德制約。山中伸彌也因此獲得2009年拉斯克基礎醫學(xué)獎。同時(shí)他在2008年獲頒邵逸夫生命科學(xué)與醫學(xué)獎。并于2011年獲得國際最高學(xué)術(shù)大獎之一的沃爾夫醫學(xué)獎，與其一起獲獎的還有美國懷特黑德研究所的Rudolf Jaenisch.2012年，山中伸彌與美國軟件工程師利努斯·托瓦茲獲得芬蘭“千年技術(shù)獎”,二人分別獲得60萬(wàn)歐元的獎金。
http://en.wikipedia.org/wiki/John_Gurdon

    約翰·格登（John Gurdon），生于1933年10月2日，英國發(fā)育生物學(xué)家。他在細胞核移植方面進(jìn)行了開(kāi)創(chuàng )性的研究。2009年獲得拉斯克基礎醫學(xué)獎。

    1958年，他在牛津大學(xué)成功做出了體細胞克隆蛙。

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