解读2012诺贝尔奖生理学或医学奖

2013-10-09 14:43 阅读：3892 来源：爱爱医作者：道**然责任编辑：道法自然

[导读] 卡罗林斯卡研究所的诺贝尔奖委员会近日决定将2012年诺贝尔生理学或医学奖颁给约翰·格登（John Gurdon）和山中伸弥（Shinya Yamanaka），以奖励他们发现成熟细胞可以被重新编程而具备多能性。

卡罗林斯卡研究所的诺贝尔奖委员会近日决定将2012年诺贝尔生理学或医学奖颁给约翰·格登（John Gurdon）和山中伸弥（Shinya Yamanaka），以奖励他们发现成熟细胞可以被重新编程而具备多能性。原文链接：http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/medicine/laureates/2012/press.html

    摘要

    诺贝尔奖认为，这两位科学家发现了：成熟、分化的细胞可以被重新编程，变成未成熟的细胞，能够发育成机体内所有种类的组织。他们的发现革新了我们对于细胞和有机体如何发育的理解。

    约翰·格登在1962年发现，细胞的分化是可逆的。在一项经典的实验中，他将蛙的未成熟卵细胞的细胞核替换为成熟肠细胞的细胞核。这个修改过的细胞发育成了一只正常的蝌蚪。成熟细胞的DNA仍然包含发育为蛙体内所有细胞所需的全部信息。

    山中伸弥在40多年后的2006年发现，小鼠的完整的成熟细胞可以被重新编程，变成未成熟的干细胞。令人惊奇的是，只要引入几个基因，就可以将成熟细胞重新编程变为多能性的干细胞，例如可以发育成机体内所有种类细胞的未成熟干细胞。

    这些突破性的发现完全改变了我们对于发育和细胞分化的观点。我们现在知道了，成熟体细胞的分化阶段并不一定受到永久的限制。教科书被改写，新的研究领域也建立起来。通过重新编程人类细胞，科学家有了新的契机去研究疾病，以及为诊断和治疗发展新方法。

    生命——分化程度不断增加的旅程

    我们都是由受精卵发育而来。在受孕后的最初几天，胚胎由未成熟细胞组成，它们每一个都可以发育成为构成成熟有机体的所有种类的细胞。这些细胞被称作多能性干细胞。随着胚胎进一步发育，由这些细胞诞生出了神经细胞、肌肉细胞、肝脏细胞以及其他所有种类的细胞——它们都经过了分化，在成熟机体内负担着专门的任务。这段由未成熟细胞到分化细胞的旅程，以前被认为是单向的。人们认为这些细胞在成熟过程中发生了改变，不可能再回到未成熟、多能性的状态。

    蛙在发育中的倒退

    约翰·格登向“分化细胞不可逆地走向了它的使命”这一教条发起挑战。他假设：这些细胞的基因组仍然包含着驱动它发育成机体所有不同类型的细胞所需的信息。在1962年，他用一个来自蝌蚪的成熟、已分化的肠细胞的细胞核，替换了一只蛙的卵细胞的细胞核，来验证他的假说。这个卵细胞发育成了功能齐全的克隆蝌蚪，之后的重复实验则得到了成年的蛙。成熟细胞的细胞核并没有失去驱动细胞发育为一个功能完整的有机体的能力。

    格登的里程碑式的发现最初遭遇了怀疑，但在别的科学家验证了他的实验后终于被接受。它引发了密集的研究，技术手段也得到发展，最终引出了哺乳动物的克隆。格登的研究告诉我们，一个成熟、已分化细胞的细胞核可以返回到未成熟、多能性的阶段。但是，他的实验是用吸管将一个细胞的细胞核移出，再引入另一个细胞中。那么对于完好的细胞，是否有可能变回成多能性干细胞呢？

    往返旅程——成熟细胞返回干细胞状态

    在格登做出发现的40多年之后，山中伸弥的科学突破可以回答这个问题了。他的研究关注于胚胎干细胞，例如最初由马丁·埃文斯（2007年诺贝尔奖得主）分离自小鼠的多能性干细胞，山中伸弥试图找出保持这些细胞非成熟状态的基因。当他鉴定出了一些此类基因之后，他就检验看这些基因是否可以令成熟细胞重新编程，变为多能性的干细胞。

    山中伸弥和他的同事以不同的组合方式将这些基因引入成熟的结缔组织细胞和成纤维细胞中，在显微镜下观测结果。他们最终发现了一种起作用的组合方式，其组分令人惊奇地简单。通过引入四个基因，他们可以令成纤维细胞重新编程为未成熟干细胞。

    如此诱导出的多能性干细胞（iPS cells）可以发育成为多种类型的成熟细胞，例如成纤维细胞、神经细胞以及肠细胞。这项关于完整的成熟细胞可以重新编程为多能性干细胞的发现，发表于2006年并立刻被视作一项重大突破。

    从惊奇发现到医学应用

    格登和山中的这些发现显示了在一定条件下，分化的细胞可以令发育之钟倒转。尽管它们的基因组在发育过程中经历了调整，这些调整却不是不可逆的。我们对于细胞和有机体的发育获得了全新的视野。

    近些年的研究显示，多能性干细胞（iPS cells）可以产生出机体内所有种类的细胞。这些发现也为全世界科学家提供了新的工具，在医学的多个领域做出了非凡的进展。多能性干细胞（iPS cells）也可以由人类细胞制备。

    例如，我们可以从很多疾病的患者身上获取皮肤细胞，重新编程，在实验室进行检验以确定它们与健康人的细胞存在何种区别。这些细胞是极为宝贵的工具，可以帮助我们理解疾病机理，从而为治疗方法的发展提供了新的契机。

约翰·B·格登爵士于1933年出生于英国Dippenhall.他于1960年在牛津大学获得博士学位，又在加州理工学院（California Institute of Technology）从事博士后研究。他于1972年加入剑桥大学，担任细胞生物学教授和麦格达伦学院院长（Master of Magdalene College）。格登目前工作于剑桥大学格登研究所。

2012诺贝尔奖生理学或医学奖得主人物简介：

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

山中伸弥于1962年出生于日本大阪。他于1987年在神户大学获得医学博士学位（MD），接受整形外科医生培训，之后转为基础科研。山中与1993年在大阪市立大学获得博士学位（PhD），之后工作于旧金山格拉德斯通研究所（Gladstone Institute）和日本奈良先端科学技术大学院大学（Nara Institute of Science and Technology）。山中目前是京都大学教授，同时供职于格拉德斯通研究所。

    山中伸弥，1962年出生于日本大阪府，日本医学家，京都大学再生医科研究所干细胞生物系教授，大阪市立大学医学博士（1993年），美国加利福尼亚洲旧金山心血管疾病研究所高级研究员。

    山中伸弥是诱导多功能干细胞（iPScell）创始人之一。2007年，他所在的研究团队通过对小鼠的实验，发现诱导人体表皮细胞使之具有胚胎干细胞活动特征的方法。此方法诱导出的干细胞可转变为心脏和神经细胞，为研究治疗目前多种心血管绝症提供了巨大助力。这一研究成果在全世界被广泛应用，因为其免除了使用人体胚胎提取干细胞的伦理道德制约。山中伸弥也因此获得2009年拉斯克基础医学奖。同时他在2008年获颁邵逸夫生命科学与医学奖。并于2011年获得国际最高学术大奖之一的沃尔夫医学奖，与其一起获奖的还有美国怀特黑德研究所的Rudolf Jaenisch.2012年，山中伸弥与美国软件工程师利努斯·托瓦兹获得芬兰“千年技术奖”,二人分别获得60万欧元的奖金。
http://en.wikipedia.org/wiki/John_Gurdon

    约翰·格登（John Gurdon），生于1933年10月2日，英国发育生物学家。他在细胞核移植方面进行了开创性的研究。2009年获得拉斯克基础医学奖。

    1958年，他在牛津大学成功做出了体细胞克隆蛙。

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