科學人剪影

細胞時光的逆轉者:山中伸彌 

山中伸彌發現了將成年細胞回復成胚胎狀態的方法, 這種誘導而來的多能性幹細胞可能很快會取代胚胎幹細胞,開啟治療的曙光。

撰文/霍恩亞克
翻譯/金翠庭

科學人剪影

細胞時光的逆轉者:山中伸彌 

山中伸彌發現了將成年細胞回復成胚胎狀態的方法, 這種誘導而來的多能性幹細胞可能很快會取代胚胎幹細胞,開啟治療的曙光。

撰文/霍恩亞克
翻譯/金翠庭

日後歷史學家記載幹細胞研究的戰爭時,山中伸彌可能會被描述為一位和平締造者:需要摧毀胚胎才能培養出胚胎幹細胞所引起的道德爭議,因這位日本科學家而意外結束了。2007年有兩組研究團隊證實,正常的人類皮膚細胞可以經由遺傳上 的重新設定而轉變成幹細胞,其中之一便是由山中伸彌所領導。這些所謂的「誘導多能性幹細胞」(iPS細胞)本質上似乎與胚胎幹細胞相同,並且有能力變成任何細胞。


46歲的山中伸彌有著輪廓鮮明、軍人般的形象。他的小辦公室位於日本京都大學再生醫科學研究所的老舊建築物中,非常整潔,沒有任何東西彰顯出他在創造iPS細胞上的成就,也許有一天諾貝爾獎將使他的書架增色不少。山中伸彌環視四周後提到:「在我們腳下大約10公尺之處,有一個我從來沒有進去過的房間,因為我沒有政府的准許,所以不能進入,那裡面有日本國內唯一取自人體胚胎的幹細胞。」


雖然日本在精神上允許胚胎幹細胞,然而實際上對生產和利用來自人類胚胎的幹細胞卻有著嚴格的規範(不像在美國),研究人員必須花上長達一年的書面申請時間,才得以使用那些細胞。


就是因為日本這種綁手綁腳、常令人窒息的科學文化,使山中伸彌意外成了先驅。他原本是大阪的整形外科醫生,1990年代中期決定前往美國舊金山的葛萊德史東心血管疾病研究所進行博士後研究,利用小鼠研究癌症相關基因在遺傳上如何重新設定。在那裡,他發現隨時可取用現有的胚胎幹細胞株,還有充沛的經費,並可與世界各地的頂尖研究人員交流。


但是在家鄉他又變得畏縮了。山中伸彌回憶說:「回到日本後,我失去了所有這些刺激,經費很少,周遭只有幾位很好的科學家,還得自己照顧近1000隻小鼠。」與絕望搏鬥後,他準備辭去研究工作,重返外科界,但兩件事促使他留了下來,一是他受邀領導在奈良先端科學技術大學院大學的一個小實驗室,二是美國威斯康辛大學麥迪遜分校的湯姆森(James A. Thomson)創造出第一代人類胚胎幹細胞,他也就是2007年另一個製造出人類iPS細胞團隊的主持人。


在湯姆森成功取得胚胎幹細胞之後,許多研究人員開始試圖控制這些細胞的分化,使它們轉化成特定的細胞,用來替代不健全或受損的組織,帶來了臨床治療的革新。山中伸彌回憶道:「對我們這麼小的實驗室而言,這個領域競爭太激烈了,所以我想我應該反其道而行,不是利用胚胎幹細胞來變成什麼,而是要從其他來源培養出胚胎幹細胞。」根據魏爾邁成功複製桃麗羊等動物的經驗,山中伸彌表示:「我們知道就算是完全分化的細胞,都可以回到一種類似胚胎的狀態,但是我們也覺得這會是一個耗時非常、非常久的計畫,可能要花上20~30年。」


不過事實上只花了不到10年。山中伸彌變得很積極地想要解決兩個圍繞著胚胎幹細胞的主要問題。其中之一是它的來源,他提到曾去拜訪朋友的生育實驗室,並在顯微鏡下觀察早期胚胎,脆弱新生生命的畫面感動了他;但他也強調說,他並不反對使用胚胎幹細胞來拯救病人。另一個問題則是移植來自胚胎的細胞,可能會引發免疫排斥反應;從病人的iPS細胞分化而來的細胞則沒有這種危險。


起初山中伸彌是研究小鼠的胚胎細胞如何保持多能性(pluripotency),也就是分化成任何一種體細胞的能力。他假設有某些蛋白質只見於小鼠胚胎細胞中,分化的細胞則沒有,若是將這些蛋白質(特別是控制其他基因活性的轉錄因子)的基因送入正常皮膚細胞的染色體,就能把皮膚細胞轉變為胚胎細胞。


【欲閱讀更豐富內容,請參閱科學人2009年第83期1月號】