日本領先世界的iPS細胞技術蘊藏著開發出劃時代新藥和疑難病症新療法的可能性。京都大學iPS細胞研究所(CiRA)副所長江藤浩之接受本編輯部專訪,詳細介紹了日本iPS細胞研究最新進展及今後的前景。這項技術目前發展到了什麼程度,又面臨怎樣的課題,民眾的理解和支持為何具有重要意義?且聽權威專家娓娓道來,一同展望未來。

什麼是iPS細胞?它具有怎樣的潛力?

製造iPS細胞(誘導多能幹細胞)的方法,是京都大學山中伸彌教授在2006年發現的一項革命性的技術。

江藤副所長介紹說:「細胞是組成我們身體的基本單位,在各個組織和臟器中發揮著特定的功能。比如,皮膚細胞保護身體不受外界有害物質侵害,心肌細胞讓心臟跳動以將血液送往全身。這些功能一旦確定,幾乎就不可能再變成其他類型的細胞。細胞被確定下功能的這種現象叫做『分化』。」

山中伸彌教授(京都大學iPS細胞研究所提供)
山中伸彌教授(京都大學iPS細胞研究所提供)

包括人類在內的多細胞生物都是一個受精卵透過不斷「分化」,創造出大腦、心臟、肺、肌肉、骨骼等各種器官的。細胞核中包含的身體設計圖就是DNA。DNA在細胞分化時,只使用相應功能所需要的部分,這時,其他的可能性就會被鎖閉。

江藤副所長表示:「iPS細胞的本質就是一種讓已經分化的普通細胞再次回歸到『可以變成任何組織器官的狀態』的技術。具體來說,透過在皮膚和血液等細胞中導入特定轉錄因數(Oct4、Sox2、Klf4、c-Myc等),進行重程式設計操作,使其具有『多能性』,進而可以像受精卵那樣變成心肌和神經等各種細胞。」

iPS細胞的兩個特點

iPS細胞還有一大特點是具有「增殖能力」。普通的細胞完成分化後,分裂次數是有限的,不會無限增多。比如,皮膚細胞會在一定時間內死亡,替換為新的細胞。相對於此,iPS細胞具有自我複製能力,在合適的條件下可以無限分裂。因此,它已經被用作組織修復和再生醫療的材料。發現iPS細胞的山中教授因推翻分化的不可逆性,找到了將成熟細胞恢復到初始狀態的方法,而被授予了2012年的諾貝爾生理學或醫學獎。

在發現iPS細胞以前,曾被用於再生醫療研究的是ES細胞(胚胎幹細胞)。ES細胞是從受精卵的早期胚胎中分離出來的一種細胞,1981年和1998年分別成功分離出了小老鼠和人的ES細胞。

江藤副所長說:「ES細胞也有多能性和增殖性,曾被寄望用於再生醫療,但使用受精卵的做法被指存在倫理問題。而iPS細胞由患者自身的體細胞改造而成,無需使用受精卵,且具有移植時排異反應較少的優點,因而受到了全球廣泛關注。」