伊恩.維爾穆特(Ian Wilmut)基夫.坎貝爾(Keith Campbell)山中伸彌(Shinya Yamanaka)前沿性的研究揭示,哺乳動物細胞可以再塑成為早期的幹細胞,他們的研究也為推進人類疾病治療新方法和農業的發展做出了重要貢獻。

在包括人類在內的脊椎動物發育過程中,受精卵發育成胚胎,胚胎內的細胞通過分化產生構成不同組織和器官的體細胞。受精卵被認為是全能性的,因為它可以發育成一個完整的機體,而胚胎內的細胞被認為是多能性的,因為它們只能分化成為構成器官的體細胞。半個世紀以前,英國劍橋大學的胚胎學家約翰·哥登發現,發育鐘可以被逆轉,青蛙終末分化的體細胞可以再次獲得多能性或全能性功能。隨後的研究證明,哺乳動物細胞,特別是人的細胞,也可以通過再塑恢復其全能性。這些研究,不但推進了我們對發育機制的了解,更使我們相信,在此基礎上,會給我們帶來疾病治療方法的巨大進步。這些突破性的研究發生在最近15年。2008年度邵逸夫生命科學與醫學獎獲獎科學家們所做出的里程碑式的貢獻,將幹細胞的研究帶到了一個全新的時代,全人類將因此而獲益。

伊恩.維爾穆特基夫.坎貝爾多年共事於愛丁堡附近的羅斯林研究所,他們的研究專注於利用實驗室的手段揭示綿羊從卵到出生這一階段的早期發育生理學問題。1995年,他們利用綿羊的胚胎細胞克隆了一對羔羊,命名為 Megan 和 Morag。後來,他們也採用來自胚胎細胞,綿羊胎兒細胞和成年綿羊體細胞的核移植進從母羊體內獲得的受精卵。儘管成活率很低,他們還是獲得了一些成活的羔羊,其中的一隻被命名為多利,它的核來自成年綿羊乳腺上皮細胞。多利是採用成年體細胞再塑成全能細胞而獲得的第一隻哺乳動物。他們又克隆了一隻帶有人基因,名字叫做Polly的綿羊。這一工作證明在克隆前可以把人的基因插入供體綿羊DNA中,並用之生產對人類有價值的蛋白質。隨後,他們的工作在其他種類動物中得以重複,並成為一種以克隆高價值動物生產藥用產品的方法,同時也為農業技術的改進做出了貢獻。

山中伸彌的研究方向是對成年體細胞進行胚胎幹細胞功能再塑。維爾穆特和坎貝爾的工作證明成年哺乳動物細胞可以再塑成為多能性的胚胎幹細胞功能。由於胚胎幹細胞是多能性的,它們具有分化成多種治療性細胞類型的潛力。在他們的研究基礎上,山中伸彌系統性地分析了幾百種在胚胎細胞和體細胞表達有差異的基因。在2006年,他的報告說只要引入4種基因,就可以將成年小鼠皮膚細胞誘導成為胚胎樣細胞,他稱之為誘導型多能幹細胞(iPS)。這一成果震驚了科學界。他進一步証明這些多能幹細胞可以產生具有完全繁殖能力的小鼠,証明這些細胞確實是多能性的。他的工作迅速被麻省理工學院、哈佛大學、加州大學洛杉機分校及加州大學舊金山(三藩市)分校的同行證實。他的工作的下一個問題是該方法是否也同樣適用於人成纖維細胞。2007年11月,山中伸彌的實驗室和威斯康辛大學 James Thomson 實驗室同時宣佈,人皮膚成纖維細胞也可以用同樣的方法誘導成為多能幹細胞。在這一發現基礎上,其他實驗室完成的動物實驗證明採用這一方法用來治療小鼠模型的鐮刀型貧血病和帕金遜綜合症是可行的。雖然這一方法要用於人類疾病的治療還需要進一步的研究,但是他的發現開啟了利用病人自身皮膚細胞獲得可遺傳操作的多能幹細胞以治療疾病的大門。由於DNA是病人自身的,它避免了移植免疫排斥的問題。這是治療性克隆的一大進步,在此之前的治療性克隆需要人的卵子以進行核移植來獲得幹細胞,不但存在倫理學的問題,而且至今也未能在人細胞中獲得成功。


邵逸夫生命科學與醫學獎遴選委員會
(譯自英文原稿)

2008年6月10日  香港