奖项：三等奖
作者：马 明
很多人说，上帝赋给我们生命的同时，犹豫了一下，顺手加上了密码。于是，我们只能在探索绚丽多彩的生命过程中望洋兴叹。几百年来，细胞从高多能性向无多能性的演化似乎已经成了细胞领域的中心法则，直到induced Pluripotent Stem cell的出现有希望彻底改变了这一切。你不禁要问，iPSc是一种什么技术呢？它真的会是解开生命奥秘的又一把钥匙嘛？它又会这个世界带来哪些改变呢？
细胞全能性的暗示
---这是上帝给我们的暗示嘛？
众所周知，任何生物体都是由一个受精卵经过千万次复制与分化产生的。在这个过程中，细胞的全能性逐步降低，从原来可以分化为任何类型细胞的受精卵，到可以分化为多种类型细胞的多能干细胞，再到只能分化为特定几种类型的组织干细胞，再到分化程度极高、缺乏分化能力的各种类型组织细胞。各种类型的细胞间等级森严，就像国家机器一样，上级指挥下级，下级严格服从上级，各级间不能越权，更别说上访了。
我们在胚胎发育时期，体内有充足的多功能干细胞。但是等到我们成人后，体内残存的干细胞便只能分化为特定几种类型的细胞了。它们的功能极其有限，比方说，如果我们血细胞减少了，体内的多功能血干细胞便开始马不停蹄地分化为新的血细胞来补充，表皮细胞受损了，也会有相应的多功能干细胞分化为新的表皮细胞来填补空缺。但是不可能有一整套组织器官重新出现，受伤而截肢的人只能抱憾终生。但是一些动物却有这般神奇的功能。如果海星某一天掉了一条腿，不必为它担心，隔几周后又是一条好汉。更有甚者，蚯蚓不幸被切成了几段，它不仅不会死，还可以变成若干新的个体，子子孙孙无穷匮矣。一般来说，动物的复杂性越低，它的再生能力就越强。换句话说，它体内残存的干细胞的多能性就越厉害。
但是，我们能不能尝试反过来走这条路、能不能从一个已经高度分化的细胞，演变成具有高度多能性的细胞，来一次史无前例的超级上访呢？相信很多人的脑中都曾闪现过这个天真的想法，但是大多数人都会一笑而过。毕竟，细胞全能性随分化程度的增加而减少几乎已经成了这个领域的金科玉律。只有少数人开始认真考虑这个问题。怀特就是这样一位敢于挑战权威的人。他发现，把番茄根尖切片放在自制的培养基中，400多天后，伤口处神奇地长出了新的细胞，进而重新形成一个完整的植株！当时这个发现可谓振聋发聩，它让我们开始重新审视这个问题，一把解开生命密码的钥匙似乎就在眼前。
但是人们很快又开始失望了，动物细胞似乎不具有这样的性质。但是多利羊的诞生向世界宣称了动物细胞核内残存的全能性。当我们把表皮细胞的细胞核移植到去核的受精卵中时，这个细胞便发育成为了新的个体。可见，尽管组织细胞高度分化，各级细胞间等级戒备森严，但是细胞核却身在曹营心在汉，保全了一颗赤子之心，只等合适的机会就展示出来。
这些发现向我们传递了这样一个信号：高度分化的细胞可能仍然具有全能性，至少是部分全能性。我们需要找到合适的条件让它表现出来。
iPSc的诞生
----我们真的获得了生命的钥匙嘛？
Induced Pluripotent Stem cell，顾名思义，通过诱导而获得的多功能干细胞。这或许是最近几十年来生物界最大的天方夜谭，把四个基因转入高度分化的细胞内，经过三个月的培养，这些细胞竟然神奇般地恢复了元气，展现出全能性来！当时的人们都认为，这个充满想象力的想法是如此的天方夜谭，甚至有人说，这就相当于用来复枪把F-16战机打下来。iPSc的发现者Yamanaka第一次看到这个实验结果时也吓了一大跳，他急急忙忙找了另外一个学生，在另一个细胞系中又花了三个月把整个实验重复了一遍，看到同样的结果才将信将疑。甚至当他要发表他的发现时也心怀疑虑。毕竟，这个领域刚刚经历了一场丑闻风波，一位韩国科学家声称找到了从高度分化的动物细胞到受精卵的方法，最终身败名裂。Yamanaka的顾虑是有道理的，当他的文章发表后，学术界果然一片骂声。直到三个月后，各地实验室内都看到相同的现象后，大家全部都惊呆了。据哈佛大学的Hochedlinger教授回忆，当他那天一大早到实验室，看到显微镜下的细胞闪现出绿色荧光标记（作为多能细胞的标记）后，惊呼：“It is really a Science Fiction!” 但是还是有人不死心，各地的科学家又用一系列检测多能干细胞的苛刻标准来检测这些细胞：比如基因的表达水平，组蛋白的修饰情况...结果显示它们和胚胎分离出的多能干细胞在多个方面惊人的相似。2009年，iPSc最终通过了最苛刻的标准----从一个细胞发育为完整的小鼠个体。至此，iPSc得到了世界范围内的承认。四个基因，为人类打开了通往生命奥秘的又一扇大门。
iPS cell技术的应用前景
—我们能用这把钥匙做什么
Yamanaka最初使用的方法通过各地科学家的发扬光大，得到了长足的进步：从最初0.1%的转化率，到现在50%以上，从小鼠表皮细胞，到神经细胞，再到人的体细胞。值得一提的是，一位北大92级的校友和邓宏魁教授在其中都起到了很大的推动作用。目前，该领域仍在不断地成熟，不断有新的里程碑式的发现，但是随着人们知道的越多，发现的问题也就越多。比如说，各组织细胞恢复元气的时间和条件有一定差别，不是所有的诱导多功能细胞都能够发育为一个成熟的个体，这种诱导过程的机理还几乎不为人们所知。据专家估计，至少需要15-20年才能把这些彻底搞明白。
相信这些问题终究会得到解决的。人们不禁要问，我们手中攒着的这把钥匙，它究竟是天使还是恶魔，开启的门后是一番怎样的景象呢？就目前来看，它极有可能给医药领域带来一场翻天覆地的革命。由于人类干细胞由于牵涉到伦理道德问题，来源极其稀少。但是iPSc技术却可以像工厂一样，批量生产这种稀缺资源。如果说PCR是分子水平扩增的话，iPSc就可以称为细胞水平的扩增了，或者说是细胞的PCR。我们可以用得到的干细胞诱导分化为各种需要的组织细胞，这样就可以方便地进行实验了。新药在大规模耗时耗钱的临床实验前，拿这些与从体内分离出的细胞无二样的细胞做靶子，荷枪实弹地练习一下，这样可以大规模减小实验成本，缩短药物上市周期。甚至，每个人都可以建立自己的细胞库，进行个性化医疗，这样就可以避免药物因个体差异而带来的副作用。当一个人需要输血或移植器官时，只需提前几个月和医院预约，用iPSc培养出和自己完全匹配的组织器官，这样就避免了强烈的组织排斥反应。
但是无论技术多么好，它始终是一把双刃剑，iPSc的优点越多，它潜在的危害也就越大。可预见地，iPSc会带来新一轮的个人隐私泄露危机。由于体细胞非常容易获得，别人可能从你的牙刷，梳子甚至衣服上得到，进而诱导成为iPSc，这样你的个人遗传信息就彻底暴露在别人的视野中了。因此，我们在满怀希望地开发这样技术、开启生命奥秘的同时，也要时时保持警惕，把它的副作用降到最低。
iPSc以一种意想不到的方式把这把探索生命奥秘的钥匙交给我们，但是路漫漫其修远兮，我们又将踏上追寻生命奥秘下一站的征途。下一把钥匙，你藏在哪里呢？
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