生理学或医学奖

一个是众人眼中考试成绩渣到受老师鄙视的差生,曾被老师断言不可能从事科学相关工作；一个是医学院毕业后医术差劲到被称为“捣蛋医生”.他们都是曾经的Loser,却都在2012诺贝尔生理学或医学奖颁奖礼上大放异彩.

他们就是英国科学家约翰·戈登（JlohnGurdon）和日本科学家山中伸弥（ShinyaYamanaka）,获奖理由是他们发现“成熟的细胞能被重编程成为多能性细胞”.

给细胞编程?

在动物胚胎发育的早期阶段,因部分细胞（如内细胞团）具有分化形成完整胚胎的潜力而被称为“多能性细胞”.随着动物发育,胚胎细胞不断分裂并最终分化为形态结构各异的“成熟”细胞（包括体细胞和生殖细胞）.体细胞处于终末分化状态,只有很少的体细胞保持了有限的多能性,能分化成为一种或几种细胞,负责组织和细胞的更新.如果以年龄来比喻的话,未分化的早期胚胎细胞是“年轻细胞”,分化了的成熟体细胞则是“老年细胞”.

人们一直以为细胞只能从年轻走向年老,返老还童似乎只有天山童姥的“八荒六合唯我独尊功”才能做到.在科学界,从分化细胞逆转回到未分化状态一直被认为是不可能的,直到一个人的出现改变了人们的这个看法.

1933年出生于英国南部的约翰·戈登从小就表现出对科学的浓厚兴趣,曾不顾老师的白眼在学校里养了上千只毛毛虫,观察它们如何化蛹成蛾.而他的学习成绩却很差,在15岁那年生物学老师在评语中写道：“我相信戈登想成为一名科学家,但就他目前的表现来看,这简直是痴人说梦.”因此,戈登在报考大学时没有选择理工科,而是选择了古典文学专业（老师的评语毁三观呀）.如果真有上帝的话,估计他会觉得科学界失去戈登太可惜,于是在招生人员的失误操作下,戈登被牛津大学动物学专业录取.从那以后,他在科学方面的天分开始逐渐显露.他在大学毕业后选择留在牛津攻读博士学位,从事当时刚刚兴起的核移植方面的研究,即把一个细胞的细胞核移植到另一个去除了细胞核的细胞里,然后对新细胞的特性进行研究.戈登辗转美国干了一段博士后,回到牛津大学当教授并继续研究细胞核移植.

1962年,戈登的研究有了重大发现：他把蝌蚪小肠上皮细胞的细胞核移植到去掉细胞核的蛙卵细胞里,结果发现部分新细胞成功发育成为蝌蚪.这个实验以及戈登随后的一系列实验表明：尽管分化了的体细胞不具备多能性,但其细胞核具有指导细胞分化为一个完整个体的能力.为什么会这样呢?原来所有的体细胞（除个别细胞外）都具有与最开始的受精卵完全一样的遗传信息；在胚胎发育过程中发生的细胞分化并不伴随着遗传信息的丢失,而只是遗传信息表达的变化.在戈登的实验中,当把一个体细胞的细胞核放到一个合适的环境（去核卵细胞）中,该细胞核就能指挥这个新细胞发育成一个完整的个体.由于利用核移植技术得到的个体在遗传上与提供细胞核的个体完全一样,因此该技术也被称为“克隆”技术.1997年,英国科学家威尔穆特利用核移植技术成功得到第一只克隆羊“多利”.现在,这一技术已经被成功应用于小鼠、牛、猪等哺乳动物.

戈登的研究表明体细胞的细胞核具有多能性,换句话说,成熟的体细胞虽然“年老”,但有一颗“年轻”的心——细胞核.可是,拥有一颗“年轻”的心并不等于返老还童,大多数的科学家仍坚持认为让一个完整的细胞返老还童是不可能的.这时,“细胞返老还童秀”的另一个主角山中伸弥出场了.出生于1962年的山中立志成为一名救死扶伤的医生,医学院毕业后,他如愿以偿当上了骨科医生.不过,山中君却印证了“理想很丰满,现实很骨感”这句至理名言,一场原本20分钟的手术在他手中用2个小时也没做完,于是顺利得名“捣蛋医生”.理想实现过程中的不顺利,加上认识到医生只能救助有限的病人,山中君下定决心弃医读博投奔医学基础研究.

山中君辗转美国做了几年博士后工作之后回到日本做了一名助理教授.他的初期研究步履维艰,无设备,无人手,还缺经费.经历一段时间的煎熬与茫然后,他领导的实验室在胚胎干细胞研究方面逐渐有了起色.胚胎干细胞是在早期胚胎中分离出来的细胞,具有发育为一个完整个体的潜力,换言之,胚胎干细胞具有多能性（多能胚胎干细胞的发现者马丁·伊文斯获得了2007年的诺贝尔生理学或医学奖）.山中及其他一些科学家的研究表明一些转录因子对胚胎干细胞的多能性非常重要（转录因子是一类特殊的蛋白,负责调控基因的表达）.2006年,山中发表了一篇划时代的论文,证明把4个转录因子转入到分化的体细胞中,可以使该体细胞去分化成为具有多能性的细胞（山中称之为iPS,即诱导多能干细胞）.这一发现很快就在科学界引起了极大的反响,因为它第一次表明,分化的体细胞可以去分化为多能性细胞,换句话说,已经分化的“年老细胞”经过重编程,真的可以“返老还童”成为“年轻细胞”.

展望未来

开始于50年前（戈登的第一篇重要论文发表于1962年,巧合的是山中于同年出生）的“细胞返老还童战役”,在今年得到了科学界的最高奖励——诺贝尔奖的认可.戈登、山中以及其他科学家的工作使我们认识到,细胞核含有指导细胞分化的全部信息,而分化的细胞具有再编程为多能性细胞的潜力.在戈登和山中工作的基础上,细胞重编程机制以及利用重编程细胞治疗疾病的研究正在世界各地的实验室中如火如荼地开展着.

对于重大疾病的治疗,iPS具有胚胎干细胞所不具备的独特优势：一方面由于不需要使用胚胎因而不会引起学方面的争议,另一方面可以利用病人自身的体细胞从而避免了免疫排斥.但从理论到应用还有很长的路要走,把实验室的研究成果转化为临床应用是一个长期、艰苦的过程,需要付出巨大的努力,同时还必须要保持小心谨慎的态度.