新型万能细胞STAP——一个划时代的重大发现
[2014.02.14] 其它語言 : 繁體字 |

用弱酸性溶液刺激细胞后就能制作出一种全新的万能细胞——2014年1月29日,这条消息传遍了世界各地。

独立行政法人理化学研究所(※1)发育和再生科学综合研究中心”研究员小保方晴子(30岁)领导的一个共同研究小组,在世界上首次制作成功了一种全新的万能细胞——STAP细胞。这一研究成果发表在1月30日发行的英国科学杂志《自然》上。

小保方晴子(图片提供:产经新闻社)

制作方法简单

人的细胞一旦分化为皮肤、肌肉之后,就无法转变成其他不同的细胞。那么,能否制作出一种可以成为任何一种细胞的特殊细胞(万能细胞)呢?这样的细胞是再生医疗中不可或缺的,世界各国都在积极推进iPS细胞(诱导多能干细胞,山中伸弥教授率先制作)、ES细胞(胚胎干细胞)等万能细胞的研制工作。

小保方等人发现的STAP制作方法,能够使细胞“初始化”,具有划时代的重大意义。将细胞放在酸性溶液中加以刺激后,只需短短25分钟就能重新恢复到接近受精卵的状态,它也可以称作第三种万能细胞。

用这种新方法制作的万能细胞被命名为“STAP(刺激触发采集多功能)细胞”。虽然目前还存在原因不明有待验证的部分,但若将来能够应用于临床,那么将会给再生医疗领域带来革命性的变化,其冲击力是无可估量的。理化学研究所和小保方曾留学工作过的美国哈佛大学已为此次发现申请了国际专利。

颠覆常识的研究成果

颠覆了细胞生物学常识的发现,给世界带来巨大冲击。对于这项研究成果,理化学研究所作了如下评论。

“如果你说,在特殊环境下,即便是动物细胞也有可能‘自发性地初始化’,那么恐怕绝大多数生命科学家都会因其‘反常识’而提出异议。但是,小保方领导的课题小组创立了一个颠覆这种‘不可能’之普遍认识的假设,并为证实这个假设进行了无畏的挑战。”

小保方就迄今经历的种种辛劳,介绍了这样一个小插曲。最初她希望在《自然》杂志上发表论文,却未予受理,评审人员称,“这是对数百年来的细胞生物学常识的嘲弄,非常荒谬”。从世界权威科学杂志的反应中我们也可以窥视出,此次的发现是如何地超越了之前的常识。

此次的STAP细胞,制作自老鼠的淋巴球,通过刺激细胞自发地产生变化并具备分化成任何细胞类型的万能特性。较之iPS细胞,它的制作效率高,时间短;而且,用这个方法也没有发现在使用基因培育iPS细胞时所产生的细胞癌变、染色体异常等问题。虽然iPS细胞能使用人的细胞进行制作,而STAP细胞还处于老鼠实验阶段,但若用人类细胞制作成功,那么就可为输血用的血液、治疗用的器官等的制造带来光明前景。

经过分化的细胞如何“初始化”?

理化学研究所在发表这项研究成果时做了这样的说明:“发现消除体细胞分化状态记忆及其初始化的原理——环境胁迫(酸浴)高效诱导产生万能细胞”。下面让我们来看看它的详细内容。

对于包括人在内的哺乳类动物,其受精卵一旦分裂形成了血液、肌肉等多样化的体细胞,那么细胞的种类就得到特化。此前科学界认为,体细胞完成特化后,每一细胞种类的记忆就得到固定,它们不可能再“初始化”,即重新恢复到分化前接近于受精卵的状态。

初始化一般认为必须通过对细胞核进行人为操作。例如,对未受精卵进行核移植的“克隆技术”、在细胞中导入特定转录因子的“iPS细胞技术”等都属于这一类。

但是,在这次研究中,使用了老鼠的淋巴球,通过施加各种化学物质的刺激及物理刺激,改变细胞外部环境,检测了对细胞初始化的影响,在这一过程中,她们发现用酸性溶液刺激细胞对初始化最具效果。

同时,该研究还发现,这种初始化的细胞具有分化成包括生殖细胞在内的多种体细胞的能力;而且还能分化成胎盘等胚外组织,这是ES细胞、iPS细胞等多能干细胞几乎不可能的。

另一方面,除了酸性溶液处理方法之外,用让细胞多次穿过玻璃试管等物理刺激方法或给细胞膜穿孔的化学刺激方法,也能引起初始化。而且实验还证明,不仅是淋巴球、STAP现象也同样能够出现在大脑、皮肤、骨骼肌、肺、肝脏、心肌等其他组织的细胞上。

期待在“老化”、“免疫”等研究领域的应用

就这项研究成果,小保方解释说:“通过细胞外部刺激这样的环境胁迫来消除特化的体细胞记忆,使其初始化这一研究成果,颠覆了以往有关细胞分化及动物产生的常识,它证明了有关控制细胞分化新原理的存在。”

她还进一步指出:“这个成果很有可能成为新一代细胞操控技术,它可以随意消除细胞分化状态的记忆,重新进行‘编程’,除了再生医学之外,它还可以为老化、免疫等多方面的研究提供新的方法论。今后,我们将考虑研究在人类细胞上的应用,同时还要弄清初始化的原理。”

再生医疗也是日本政府今后致力于大力推进的一个领域。世界各国的专家都在加强这个领域的研究工作,它有望为造福于人类的医学进步做出巨大贡献。

(※1)^ 独立行政法人理化学研究所
创设于1917年,进行包括物理学、化学、工学、生物学、医学等在内的基础研究和应用研究,是日本唯一一个综合性科学技术研究机构。各个领域的研究所分布在全国各地,涌现出了众多成就卓越的科学家。发表了此项研究成果的发生再生科学综合研究中心,位于兵库县神户市。

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