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取代胚胎幹細胞的方案

2008/02/29 明克爾(JR Minkel)
逆向工程產生的人類幹細胞,可能會取代胚胎幹細胞。

重點提要

逆向工程產生的人類幹細胞,可能會取代胚胎幹細胞。

在第一隻複製動物桃麗羊問世10年後,英國愛丁堡大學生物學家魏爾邁(Ian Wilmut)在2007年11月宣佈退出複製競賽,他並非心甘情願,只是他和同事都無法成功複製出成人細胞。他們將成人細胞的細胞核植入準備好的卵中,希望能製造出珍貴的胚胎幹細胞。他的宣佈也預告了幾天後將發表的一篇研究報告,可直接讓人類皮膚細胞轉形成重要特徵都接近胚胎幹細胞的細胞。魏爾邁告訴記者,複製已經過時了。


原則上,如果這類轉形的產物(稱為誘導多能性幹細胞,簡稱iPS細胞)能發展出足夠多樣化的細胞,並且不帶有缺陷的話,可能會較快應用於更真實的模擬疾病、藥物測試和設計出衍生自細胞株且與病患免疫系統相合的未來療法。美國加州大學舊金山分校再生醫學研究所所長克雷格斯坦(Arnold Kriegstein)說:「現在這些技術都變得比較容易,而且最吸引人的是不需要使用人類卵細胞。」


桃麗的存在證明了細胞重設程式的可能性,但問題是該如何進行。根據2005年《科學》上的一篇論文,當成人細胞與胚胎幹細胞融合時,細胞會成為胚胎狀態,顯示一些基因的產物混合在一起,會讓細胞改變。


隔年,日本京都大學幹細胞生物學家山中伸彌(Shinya Yamanaka)所領導的研究團隊,發表了可讓小鼠結締組織中的纖維母細胞重設程式的方法:將四個重要的調節基因Oct4、Sox2、c-myc和Klf4,分別由反轉錄病毒插入細胞的DNA中。這些基因的產物為轉錄因子,它們就像多孔座插頭一樣,可一次活化許多其他基因。這些轉形細胞通過了胚胎「幹性」或「多能性」的主要測試:當注射到小鼠胚胎時,它們會繼續發育出胚胎的三種基本胚層。


2007年初,美國麻省理工學院懷海德生物醫學研究所的堅尼許(Rudolf Jaenisch)和哈佛幹細胞研究所的奧契德林格(Konrad Hochedlinger),發表了一份合作的報告;接著在11月,山中伸彌的團隊和威斯康辛州大學麥迪遜分校湯姆森(James Thomson)分別在《科學》上報告已將這項技術延伸到人類纖維母細胞。湯姆森說:「我以為這是個要花20年的問題,現在看來進展會快多了。」1998年,湯姆森首次從人類的胚胎之中取出幹細胞。


值得一提的是,湯姆森團隊製造的iPS細胞並沒有使用會刺激癌症發生的c-myc,雖然這種基因不會讓成人細胞重設程式,只會影響新生和胎兒細胞。就在一個星期後,山中伸彌和同事也將他們不使用c-myc而讓人類和小鼠纖維母細胞轉形成功的結果,發表在《自然.生物科技》上。山中伸彌團隊從iPS細胞衍生出來的26隻小鼠中,沒有一隻在100天內死於癌症;相對的,利用c-myc的小鼠,37隻中有6隻死於癌症。


【欲閱讀更豐富內容,請參閱科學人2008年第73期3月號】


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