袁越

干細胞領(lǐng)域的一個千古難題，被一位不到30歲的日本女科學(xué)家解決了。

俗話說，不壓不成材。一個人小時候如果不給點壓力，長大后很難成功。

壓力（Stress）這個詞在生物學(xué)里有著特殊的含義，指的是一種不甚理想的生活環(huán)境，比如過冷、過熱或者缺乏食物等等。大自然千變?nèi)f化，壓力無處不在，生命必須學(xué)會適應(yīng)壓力，否則就很容易被滅絕。

在漫長的進化過程中，不同的生命各自發(fā)展出了適應(yīng)壓力的策略。比如細菌在缺乏營養(yǎng)的環(huán)境下會生出芽孢，暫時停止新陳代謝，把自己封閉起來等待時機。植物也有類似的做法，培養(yǎng)皿中的植物細胞在壓力下會轉(zhuǎn)變成干細胞（Stem Cell），這是一種能夠分化成各種不同類型細胞的原始母細胞，一旦壓力解除，每一個活下來的植物細胞都可以迅速長成一整株新的植物，延續(xù)香火。

那么，高等動物有沒有這個能力呢？

如果有的話，人類就不會是今天這個樣子了。想象一下，假如人類掌握了駕馭干細胞的法門，就可以隨心所欲地生產(chǎn)出新的組織乃至器官，用以代替患病或者衰老的舊組織或者舊器官，從此人類就不用再擔(dān)心生老病死了。這就是為什么干細胞領(lǐng)域吸引了如此多優(yōu)秀人才的原因所在，這個領(lǐng)域的潛力實在是太大了。

一件事潛力越大，難度往往也就越高。干細胞研究者們遇到的最大的難題就是如何得到足夠多的實驗材料，以前科學(xué)家們認(rèn)為一個成熟的動物細胞是沒有辦法退回到原始狀態(tài)的，只有從胚胎中才能得到真正全能的干細胞，但是要想做到這一點就必須破壞胚胎，這就帶來了倫理問題。動物實驗也許可以通融一下，一旦想要把實驗成果推廣到人，這個倫理關(guān)是很難繞過去的。

這就是為什么臍帶血那么熱門的原因。

臍帶血當(dāng)中可以找到處于不同階段的干細胞，而且不存在倫理問題，于是不少父母把新生兒的臍帶血保存下來，期待有一天科技進步了，其中的干細胞可以派上用場。不過，愿意出錢保留臍帶血的父母畢竟是少數(shù)，絕大多數(shù)沒留臍帶血的人將來生了病怎么辦呢？于是有人設(shè)想把這位病人細胞內(nèi)帶有全套遺傳信息的細胞核取出來，再移植到一枚去核的卵母細胞當(dāng)中，用這個辦法培養(yǎng)出和此人的基因型完全一樣的干細胞，然后用它來生產(chǎn)出需要替換的組織或者器官，甚至克隆出一個全新的人。事實上這個方法曾經(jīng)取得過很大的成功，第一只克隆動物“多利羊”就是這么培養(yǎng)出來的。但此法非常復(fù)雜，技術(shù)難度極大，成功率只有1%，這就必須用到大量卵子，同樣存在倫理問題。試想，一旦這個技術(shù)獲得了成功的話，肯定只有富人才會出得起那么多錢弄到足夠多的卵子，窮人就沒辦法了。

為了解決這個問題，日本細胞生物學(xué)家山中伸彌于2006年成功地把已分化的小鼠體細胞直接誘導(dǎo)成為具備干細胞部分特征的多功能細胞（iPS）。此法不需要卵子，徹底繞過了倫理障礙，為干細胞技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域的大規(guī)模應(yīng)用鋪平了道路，他本人也因為這項貢獻而獲得了2012年度的諾貝爾醫(yī)學(xué)和生理學(xué)獎。不過，山中伸彌的方法也有問題，不但步驟繁瑣，時間長效率低，而且需要改變受體的基因，有可能導(dǎo)致癌變。事實上，后續(xù)實驗證明iPS的癌變幾率真的非常高，這就為將來可能的醫(yī)療實踐埋下了一枚定時炸彈。在這個問題沒有得到解決之前，任何打著干細胞幌子進行的醫(yī)療活動都是非常危險的，極有可能讓病人患上癌癥，得不償失。

山中伸彌的成功激發(fā)了日本科學(xué)家研究干細胞的熱情，涌現(xiàn)出一大批國際頂尖的專家學(xué)者。兩年之后，也就是2008年，一位當(dāng)時年僅25歲的日本細胞生物學(xué)家小保方晴子在實驗過程中發(fā)現(xiàn)一個奇怪的現(xiàn)象，凡是被毛細管擠壓過（相當(dāng)于物理壓力）的細胞體積都會縮小，外表看上去很像干細胞。她聯(lián)想到植物細胞的那個神秘的特性，決定在小鼠細胞身上試試，看看能否通過施加壓力，比如高溫或者饑餓，誘使小鼠細胞轉(zhuǎn)化成干細胞。

結(jié)果出人意料地好，她試過的絕大多數(shù)嚴(yán)酷條件都能做到這一點。相比之下，物理壓力、細菌毒素和酸性條件的誘變效果最顯著。比如，取自新生小鼠的體細胞放入和食醋差不多的酸性溶液里處理25分鐘后，只有25%的細胞會活下來，但如果將它們再放回正常培養(yǎng)液中培養(yǎng)一周后，其中會有高達30%的細胞轉(zhuǎn)變?yōu)楦杉毎?，不但轉(zhuǎn)化率比山中伸彌的方法高多了，而且技術(shù)難度很低，非常容易普及。

更妙的是，這種方法誘導(dǎo)出來的干細胞比山中伸彌培養(yǎng)出來的iPS更原始，更多能，甚至可以直接分化成胎盤組織。要知道，克隆一只哺乳動物不但需要培養(yǎng)出一個全新的胚胎，還需要有胎盤組織的滋養(yǎng)才能著床。換句話說，小保方晴子的方法可以很容易地克隆動物，不需要其他細胞的參與。

為了和山中伸彌發(fā)明的iPS區(qū)別開來，小保方晴子把自己的方法命名為“通過刺激獲得的細胞全能性”（Stimulus-triggered Acquisition of Pluripotency，簡稱STAP），并將實驗結(jié)果發(fā)給各位專家看，沒想到遭到了同行們的恥笑，大家都不相信學(xué)術(shù)界攻關(guān)這么多年的世紀(jì)難題居然被一位不到30歲的女性科學(xué)家以這樣一種簡單到好笑的辦法解決了。于是小保方晴子只能一遍又一遍地重復(fù)這個實驗，把小鼠的各種分化細胞挨個試了一遍，結(jié)果無一例外都證明此法確實有效。過硬的數(shù)據(jù)終于打動了日本和美國干細胞界的幾位大佬，同意為她背書。她撰寫的論文被著名的《自然》（Nature）雜志錄用，于2014年1月29日正式發(fā)表，并立即在全世界引發(fā)轟動。大部分科學(xué)家都認(rèn)為，如果這個方法最終被證明可行的話，將徹底改變干細胞領(lǐng)域的現(xiàn)有格局，極大地加快該領(lǐng)域的研究速度。

也有一些人持有謹(jǐn)慎的態(tài)度。山中伸彌就表示，雖然這個方法聽上去很好，但需要和現(xiàn)有的方法加以比較，才能證明此法確實可以應(yīng)用到人類細胞上。另一些科學(xué)家則質(zhì)疑這個方法為什么沒有在正常情況下發(fā)生，比如小保方晴子使用的酸性溶液遠比胃酸要輕得多，為什么胃壁細胞沒有變成干細胞呢？也許人體還有一種不為人知的保護機制，阻止了細胞在正常情況下轉(zhuǎn)變成多功能干細胞。要知道，干細胞雖然很有用，但不加控制的干細胞和癌細胞無異，本身是一種很危險的東西。endprint