起初,這一裏程碑式的發現遭到了許多人的懷疑,不少科學家認為這完全不可能。但在重複實驗的驗證下,該結果最終被接受並引發了密集的研究。隨著技術手段的發展,最終導致了哺乳動物的克隆,也使約翰·格登成為細胞核移植與克隆方麵的先驅。他的研究告訴人們,一個成熟、已分化細胞的細胞核可以返回到未成熟、多能性的階段,這為此後誘導多功能幹細胞的研究埋下了伏筆。
在約翰·格登發現細胞的分化能夠可逆之後40多年後的2006年,山中伸彌發現,小鼠完整的成熟細胞可以被重新編程,變成未成熟的幹細胞。令人驚奇的是,隻要引入幾個基因,就可以將成熟細胞重新編程變為多能性的幹細胞。而這一研究同樣源自於對傳統的背道而馳。
當時,胚胎幹細胞正是各國科學家們研究的熱點,很多研究人員試圖控製這些細胞,讓它們分化為特定細胞類型,以替代病變或受損組織,從而改進現有醫療手段。但對於這樣的研究,當時的山中伸彌實驗室並不具備競爭力。於是,他提出為什麼不反其道而行之——不是讓胚胎幹細胞變成什麼,而是讓別的東西變成胚胎幹細胞。
山中伸彌和同事們嚐試各種不同的方法,對成熟細胞進行實驗,並在顯微鏡下檢驗實驗的結果。最終他們找到了一種可行的方法,成功地將成纖維細胞組織中的成熟細胞轉化成了不成熟的幹細胞。
這就意味著成熟的細胞可以在完好無損的情況下被重編程,重新成為不成熟的多能幹細胞。這種細胞與其他多功能幹細胞的特點一樣,都能發育成各種其他器官的細胞,因此具有重大的醫學研究價值。
此後,科學家紛紛放棄胚胎幹細胞研究,轉而進行成熟細胞的誘導工作。目前,山中伸彌和其他研究小組已把多種組織(包括肝、胃和大腦)的細胞,轉變成了誘導多功能幹細胞,並讓誘導多功能幹細胞分化成了皮膚、肌肉、軟骨、神經細胞以及可以同步搏動的心髒細胞。
北京大學生命科學學院教授饒毅在兩年前就預測:英國人約翰·格登和日本人山中伸彌共同獲得諾貝爾生理學或醫學獎的可能性很大。如今,果然是眾望所歸。
約翰·格登1933年10月2日出生於英國,現任職於英國劍橋大學格登研究院。獲諾獎之前,他已獲得1989年的沃爾夫醫學獎和2009年的拉斯克基礎醫學獎等獎項。
山中伸彌1962年出生於日本大阪府,是誘導多功能幹細胞的創始人之一。也曾獲得邵逸夫生命科學與醫學獎、拉斯克基礎醫學獎以及國際最高學術大獎之一的沃爾夫醫學獎等諸多獎項。
“格登的成果表明,生命時鍾是可以倒撥的,這更新了人們對生命過程的認識。”同濟大學醫學院教授、幹細胞科學家徐國彤說。
徐國彤介紹說,現在研究iPS幹細胞的人數已超過胚胎幹細胞,成為主流。因為iPS幹細胞不僅避免了倫理爭議,也降低了技術門檻,而且包含了新的應用潛能。中國科學家在這方麵也有出色表現。
再讓我們把視線轉向另兩位化學獎獲得者羅伯特·萊夫科維茨和布賴恩·科比爾卡。
羅伯特·萊夫科維茨1943年在美國出生,1966年在哥倫比亞大學獲得醫學博士學位,現任美國霍華德·休斯醫學研究所和杜克大學醫學中心醫學和生物化學教授。
萊夫科維茨及其同事的獲獎研究始於1968年,針對生物細胞“感知”周圍環境的能力,試圖解密腎上腺素之類激素物質促生血壓升高和心跳加快等生理反應的機理。這以前,科學界推測,細胞表麵包含某種激素“受體”。
布賴恩·科比爾卡同樣也是一位醫學博士,1955年在美國出生,1981年在耶魯大學獲得醫學博士學位,現任斯坦福大學醫學院醫學以及分子和細胞生理學教授。
科比爾卡20世紀80年代加入萊夫科維茨的研究小組,接受一項挑戰,即在人類染色體基因組中確定為β腎上腺素受體“編碼”的特定基因。在包含浩瀚信息的人體基因組中,科比爾卡以創新方式實現了這一目標。評審委員會稱這一研究成果是“分子層麵的傑作”。
羅伯特·萊夫科維茨在通知獲獎的電話中表示:“我之前戴著耳塞睡得很熟,都沒聽到鈴聲。是我妻子用手肘弄醒了我,才使我聽到了這個震撼而開心的消息。我從沒想到自己能夠獲獎,現在感到十分興奮!看來我得推遲今天的理發計劃了!你們要是看到我,就會知道這有多麼必要!”寥寥幾語,萊夫科維茨的不拘小節和樂觀性格已然顯露無遺。
另一方麵,當地時間淩晨2點30分左右,布賴恩·科比爾卡在諾貝爾獎委員會給他家裏打了兩次電話之後,才最終得知自己的獲獎信息。事實上,《自然》雜誌在2011年刊發的一篇特寫文章,已經為我們勾畫出這位巨匠令人印象深刻的輪廓。他不熱衷於新聞宣傳,卻對自己的科學研究傾注了多半生的心血。他的同行給出了這樣的評價:“對大眾而言,科比爾卡無疑十分聰明。但他卻有不為人知的羞澀性格,他是那麼謙遜而安靜,但當對待工作時,科比爾卡就會像燃燒的小宇宙,釋放其迷人的性格。他是如此的積極和認真,你在他身上卻看不到一絲的自大、粗魯或是炫耀。”
正是這樣的執著和熱忱,促使科比爾卡在2011年又取得了另一項重大的突破:他的研究小組捕捉到了β-腎上腺素受體被激素激活、向細胞發送信號的那一瞬間的景象。這幅圖片本身就是分子尺度的大師之作,亦是其數十年研究的寶貴結晶。值得一提的是,科比爾卡還在今年4月受聘為清華大學的客座教授,並且還有個中國妻子,可謂與中國有著不解之緣。而這樣的經曆也使我們更能理解《自然》一文中這樣的描述:“他在乘坐紅眼航班,經過12小時才從中國飛回舊金山家中後,隻以小憩暫時緩解了疲憊,就再次踏上了去往芝加哥的旅途,而那裏,有他摯愛的蛋白質結構分析。他的工作,我們覺得應該可以拿到諾獎。”