新型萬能細胞STAP——一個劃時代的重大發現
[2014.02.14] 其它語言:简体字 | Русский |

用弱酸性溶液刺激細胞後就能製作出一種全新的萬能細胞——2014年1月29日,這條消息傳遍了世界各地。

獨立行政法人理化學研究所(※1)發生與再生科學綜合研究中心研究員小保方晴子(30歲)領導的一個共同研究小組,在世界上首次製作成功了一種全新的萬能細胞——STAP細胞。這一研究成果發表在1月30日發行的英國科學雜誌《自然》(Nature)上。

小保方晴子(圖片提供:產經新聞社)

製作方法簡單

人的細胞一旦分化為皮膚、肌肉之後,就無法轉變成其他不同的細胞。那麼,能否製作出一種可以成為任何一種細胞的特殊細胞(萬能細胞)呢?這樣的細胞是再生醫療中不可或缺的,世界各國都在積極推進iPS細胞(誘導性多功能幹細胞,山中伸彌教授率先製作)、ES細胞(胚胎幹細胞)等萬能細胞的研製工作。

小保方等人發現的STAP製作方法,能夠使細胞「初期化」,具有劃時代的重大意義。將細胞放在酸性溶液中加以刺激後,只需短短25分鐘就能重新恢復到接近受精卵的狀態,它也可以稱作第三種萬能細胞。

用這種新方法製作的萬能細胞被命名為「STAP(Stimulus Triggered Acquistion of Pluripotency,刺激觸發採集多功能)細胞」。雖然目前還存在原因不明有待驗證的部分,但若將來能夠應用於臨床,那麼將會給再生醫療領域帶來革命性的變化,其衝擊力是無可估量的。理化學研究所和小保方曾留學工作過的美國哈佛大學已為此次發現申請了國際專利。

顛覆常識的研究成果

顛覆了細胞生物學常識的發現,給世界帶來巨大衝擊。對於這項研究成果,理化學研究所作了如下評論。

「如果你說,在特殊環境下,即便是動物細胞也​​有可能『自發性地初期化』,那麼恐怕絕大多數生命科學家都會因其『反常識』而提出異議。但是,小保方領導的課題小組創立了一個顛覆這種『不可能』之普遍認識的假設,並為證實這個假設進行了無畏的挑戰。」

小保方就迄今經歷的種種辛勞,介紹了這樣一個小插曲。最初她希望在《自然》雜誌上發表論文,卻未予受理,評審人員稱,「這是對數百年來的細胞生物學常識的嘲弄,非常荒謬」。從世界權威科學雜誌的反應中我們也可以窺視出,此次的發現是如何地超越了之前的常識。

此次的STAP細胞,製作自老鼠的淋巴球,通過刺激細胞自發地產生變化並具備分化成任何細胞類型的萬能特性。較之iPS細胞,它的製作效率高,時間短;而且,用這個方法也沒有發現在使用基因培育iPS細胞時所產生的細胞癌變、染色體異常等問題。雖然iPS細胞能使用人的細胞進行製作,而STAP細胞還處於老鼠實驗階段,但若用人類細胞製作成功,那麼就可為輸血用的血液、治療用的器官等的製造帶來光明前景。

經過分化的細胞如何「初期化」?

理化學研究所在發表這項研究成果時做了這樣的說明:「發現消除體細胞分化狀態記憶及其初期化的原理——環境脅迫高效誘導產生萬能細胞」。下面讓我們來看看它的詳細內容。

對於包括人在內的哺乳類動物,其受精卵一旦分裂形成了血液、肌肉等多樣化的體細胞,那麼細胞的種類就得到特化。此前科學界認為,體細胞完成特化後,每一細胞種類的記憶就得到固定,它們不可能再「初期化」,即重新恢復到分化前接近於受精卵的狀態。

初期化一般認為必須通過對細胞核進行人為操作。例如,對未受精卵進行核移植的「選殖技術」、在細胞中導入特定轉錄因子的「iPS細胞技術」等都屬於這一類。

但是,在這次研究中,使用了老鼠的淋巴球,通過施加各種化學物質的刺激及物理刺激,改變細胞外部環境,檢測了對細胞初期化的影響,在這一過程中,她們發現用酸性溶液刺激細胞對初期化最具效果。

同時,該研究還發現,這種初期化的細胞具有分化成包括生殖細胞在內的多種體細胞的能力;而且還能分化成胎盤等胚外組織,這是ES細胞、iPS細胞等多能幹細胞幾乎不可能的。

另一方面,除了酸性溶液處理方法之外,多次穿過玻璃試管內的細胞等物理刺激方法或給細胞膜穿孔的化學刺激方法,也能引起初期化。而且實驗還證明,不僅是淋巴球、STAP現象也同樣能夠出現在大腦、皮膚、骨骼肌、肺、肝臟、心肌等其他組織的細胞上。

期待在「老化」、「免疫」等研究領域的應用

就這項研究成果,小保方解釋說:「通過細胞外部刺激這樣的環境脅迫來消除特化的體細胞記憶,使其初期化這一研究成果,顛覆了以往有關細胞分化及動物產生的常識,它證明了有關控制細胞分化新原理的存在。」

她還進一步指出:「這個成果很有可能成為新一代細胞操控技術,它可以隨意消除細胞分化狀態的記憶,重新進行『編程』,除了再生醫學之外,它還可以為老化、免疫等多方面的研究提供新的方法論。今後,我們將考慮研究在人類細胞上的應用,同時還要弄清初期化的原理。」

再生醫療也是日本政府今後致力於大力推進的一個領域。世界各國的專家都在加強這個領域的研究工作,它有望為造福於人類的醫學進步做出巨大貢獻。

(※1)^ 獨立行政法人理化學研究所
創設於1917年,進行包括物理學、化學、工學、生物學、醫學等在內的基礎研究和應用研究,是日本唯一一個綜合性科學技術研究機構。各個領域的研究所分布在全國各地,湧現出了眾多成就卓越的科學家。發表了此項研究成果的發生再生科學綜合研究中心,位於兵庫縣神戶市。

  • [2014.02.14]
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