“戈登制造”
在1960年代,戈登已經(jīng)成為發(fā)育生物學(xué)領(lǐng)域的權(quán)威。2008年的一期《細胞生物學(xué)》雜志曾發(fā)表文章把戈登譽為“克隆技術(shù)的教父”。
不過,他進入生物學(xué)的道路頗費周折。
戈登1933年出生在一個富綽的英國家庭。少年時期,他便進入了著名貴族學(xué)校伊頓公學(xué)。懷揣成為科學(xué)家的夢想,高中時他專門選修了生物課。
但期末評語中,他受到了老師嚴(yán)厲的批評:“我認(rèn)為戈登的科學(xué)家之夢太過荒謬,他非常不合適學(xué)習(xí)科學(xué)。如果他將來繼續(xù)選擇學(xué)習(xí)科學(xué),等于浪費彼此的時間!”老師顯然無法想象戈登竟然“浪費”了一生的時間來研究生物,并且頗有建樹。
在當(dāng)時,戈登還是多少聽進了老師的話,高中畢業(yè)后只好向牛津大學(xué)古典文學(xué)專業(yè)提出入學(xué)申請。沒多久,命運之神垂青了他。
戈登回憶,一天,教務(wù)長打電話給他,問他是否愿意改學(xué)科學(xué)。由于校方的失誤,學(xué)習(xí)科學(xué)的名額還有30個空缺。戈登松了一口氣,他感覺自己終于拐進了實現(xiàn)夢想的正軌。
后來,他申請昆蟲學(xué)方向的博士生時,又遭到了導(dǎo)師拒絕。當(dāng)然,這一次的意外讓他遇到了當(dāng)時權(quán)威的胚胎學(xué)家邁克爾·費希伯格(Michael Fischberg)。由此,戈登細胞核移植實驗的征程開始了。
1958年,戈登在牛津大學(xué)完成博士論文時,成功地用一種非洲蟾蜍蝌蚪成熟體細胞的細胞核克隆出一只成年蛙。
四年之后,戈登又完善了斯佩曼當(dāng)年提出的實驗方法,將蝌蚪的小腸細胞核移植到去核的蛙卵中,形成的“重組卵細胞”,最終能夠發(fā)育成成熟的蛙。這只著名的“戈登制造”蛙有力地證明了,成熟細胞在一定條件下也能發(fā)生程序逆轉(zhuǎn),從而具有分化能力。
當(dāng)時,戈登的實驗條件曾受到了質(zhì)疑。他的一名學(xué)生告訴他:“在一些蛙類處于蝌蚪期時,小腸細胞中有2%-5%是原始生殖細胞,這些細胞還具有發(fā)育成有分化能力的早期胚胎細胞的能力,你的實驗中轉(zhuǎn)化率則剛好為2%?!?/p>
事實證明,此后很長一段時間里,再沒有人在哺乳動物身上重復(fù)這一實驗。
盡管如此,戈登用瘋狂的實驗挑戰(zhàn)了當(dāng)時傳統(tǒng)發(fā)育生物學(xué)的“教條”,而受到格外關(guān)注,甚至被寫進了生物學(xué)教科書。
這項工作也被認(rèn)為是在伯內(nèi)格斯之后“克隆和細胞核移植工作得到了重要的延續(xù)”。
1996年,多利羊的出生轟動了整個世界。按照戈登的實驗方法,英國愛丁堡大學(xué)羅斯林學(xué)院的胚胎學(xué)家伊恩·威爾穆特 (Ian Wilmut)實驗組將一只成年綿羊的乳腺細胞核移植去核卵細胞中,“制造”出世界上第一只克隆羊。
至此,逆轉(zhuǎn)生命進程的想法才得以成為發(fā)育生物學(xué)的主流。
2012年10月8日,戈登接到一個來自瑞典的電話,通知他獲得今年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎。起初,他還以為是他的朋友模仿瑞典口音跟他開玩笑。
幾經(jīng)確認(rèn)后,他才相信自己真的獲獎了。“我非常感謝得到了這樣的認(rèn)同,并且很榮幸與山中伸彌一同獲獎,正是他的工作為整個領(lǐng)域帶來了現(xiàn)實的期望。我特別高興地看到純粹的基礎(chǔ)研究已經(jīng)被證明確實對人類健康福祉具有重要意義?!备甑潜硎?。
山中伸彌的馬拉松
日本的山中伸彌起初是一名整形醫(yī)生,據(jù)說他是因為“手術(shù)做得不好”而轉(zhuǎn)行做了醫(yī)學(xué)研究。
山中伸彌的父親是一名經(jīng)營縫紉機零部件的小工廠老板。受到父親的影響,山中伸彌從小就喜歡分解家里的物件。一次,他把家里祖?zhèn)鞯溺姴痖_復(fù)原后,卻發(fā)現(xiàn)多出了3個零件。這次失敗后,他被一直疼愛他的母親狠狠地教訓(xùn)了一頓。
高中時,班里的其他同學(xué)都心無旁騖地認(rèn)真學(xué)習(xí),山中伸彌卻在苦心練習(xí)柔道?!拔业睦硐胧谴砣毡緟⒓訆W運會柔道比賽?!彼?dāng)時告訴他的一名同學(xué)。因此,高中的3年間他因為練習(xí)柔道骨折了十多次。
從國立神戶大學(xué)醫(yī)學(xué)院畢業(yè)后,山中伸彌成為國立大阪醫(yī)院的一名整形外科醫(yī)生。他在這里,有一個綽號叫做“搗亂醫(yī)生”。這是由于其他醫(yī)生做一次手術(shù)只需20分鐘,山中伸彌則要花2個小時。
于是他不得不選擇退到手術(shù)臺背后,從事基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究。2006年8月,他首次將四個轉(zhuǎn)錄因子的組合轉(zhuǎn)入老鼠分化的體細胞中,使其重新編程而得到了類似胚胎干細胞的一種細胞類型,這樣的細胞可以分化成各種類型的細胞。
次年,山中伸彌使用人類皮膚重復(fù)了這個實驗并取得了成功。山中伸彌將這些細胞稱為“人工誘導(dǎo)干細胞(induced pluripotent stem)”,簡稱iPS。據(jù)說這個名字是向當(dāng)時流行的蘋果iPod致敬。
在日本,基礎(chǔ)研究并不被看好。即便是在做出如此重大的成果之后,山中伸彌團隊也一度受到科研經(jīng)費短缺的壓力。這名狂熱的體育愛好者曾通過跑馬拉松全程來募集科研經(jīng)費。
2011年,他跑完了“京都馬拉松”賽全程,4小時3分19秒刷新了個人最好成績,最終募集到一千多萬日元。
干細胞的未來
中國科學(xué)家饒毅曾在2002年時預(yù)測了未來有可能獲得諾獎的名單,戈登和多利羊之父威爾穆特位列其中,2006年后,他又將山中伸彌的名字加了進去。
他在美國做博士后期間的指導(dǎo)老師,正是戈登的學(xué)生。雖然少有直接與戈登接觸,饒毅對戈登的印象良好?!八堑湫偷募澥靠茖W(xué)家?!别堃阌谩皟?yōu)雅”來形容戈登做事的方式。
從科學(xué)上看,誘導(dǎo)多功能干細胞擁有明顯的優(yōu)勢??茖W(xué)家可從罹患某種疾病的患者身上提取組織或細胞制成iPS,這樣便可以根據(jù)該病人的基因因人而異地為其設(shè)計治療方案。
在倫理學(xué)上,iPS用成人的細胞制成,不再需要破壞人類的胚胎,能避免利用胚胎制造多功能干細胞的爭議。
誘導(dǎo)干細胞的成功率成為目前科學(xué)界關(guān)注的熱點。獲獎后,戈登對山中伸彌的工作給予了相當(dāng)高的肯定,并稱他為“聰明的山中伸彌”。但他認(rèn)為:“誘導(dǎo)多能干細胞的成功率仍然太低,山中的工作也只達到了1/5000。”
威爾穆特在2007年曾預(yù)言,利用新技術(shù)可以在五年內(nèi)提供一種更好的、倫理上更能被接受的醫(yī)用克隆胚胎。然而五年過去了,現(xiàn)在看起來這條路還很長。饒毅認(rèn)為,山中伸彌的方法雖有所突破,但迄今尚未證明是否最后能用于人體治療。
中國生物物理所研究員王江云認(rèn)為,如果我國科學(xué)家能夠率先在干細胞治療糖尿病、體外培養(yǎng)可移植的心臟等方面率先獲得成功,將有望獲得諾貝爾獎。(記者 黃永明 特約撰稿 張淼)
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