中國科學家首次用iPS細胞克隆出活體小鼠

每一分鐘，世界各地的實驗室都有無數只小鼠誕生，但在7月23日，兩隻來自中國實驗室的黑色小鼠卻吸引了全球的目光。

這兩隻毛色發亮、眼珠烏黑，時而會在鏡頭前搔首弄姿的小鼠，正是世界上首次以皮膚細胞克隆而來的產物。就在同一天，北京生命科學研究所高紹榮博士和中國科學院動物研究所周琪博士領導的研究小組，分別在《細胞·干細胞》和《自然》上發表論文，宣佈首次利用誘導性多能幹細胞——即iPS細胞，得到存活並具有繁殖能力的小鼠，從而證明iPS細胞具有和胚胎干細胞同樣的全能性。

《華爾街日報》評論說：「鑒於中國科學家近年來對基於實驗室的干細胞研究貢獻不多，這一最新發現有些令人驚訝。」但無論如何，曾在2007年備受矚目的iPS細胞，最終在中國的實驗室裡取得了真正意義上的成功。

白鼠「媽媽」生出黑鼠「兒子」

4月20日一早，高紹榮像往常一樣，在清晨五六點鐘的時候就已經走進位於北京生命科學研究所的實驗室。這天正是第四批被注射iPS細胞的孕鼠的生產日。

此前，他的小組一共培育出387個由iPS細胞誘導的胚胎，並將它們植入母鼠體內。胚胎的發育時間約為20天，但因為擔心孕鼠無法正常生產，他們總會提前為孕鼠做剖腹產手術。

「這是一個效率極低的實驗。」高紹榮這樣形容。因為在幾百個胚胎中，早在14．5天，甚至更早，大部分胚胎就已經流產，或者被母體吸收了。然而，碰到這個難題的不僅僅是這位未滿40歲的中國科學家。

「我們無法超越晚期胚胎這一階段。」麻省理工學院的克隆專家魯道夫·賈尼士甚至這樣感歎。

自從日本京都大學教授山中伸彌借助逆轉錄酶病毒把4種基因注入皮膚細胞，並誘導得到多能iPS細胞，這種被稱為「將時針倒撥」的技術，就可以使普通的體細胞具備像胚胎干細胞一樣的特性，重新分化為神經、心肌、造血等各種細胞。

在高紹榮和周琪發佈研究成果之前，沒有實驗室成功獲得過由iPS細胞而來的小鼠。iPS細胞是否能形成一個胚胎中的所有細胞？很多人都在懷疑，這項曾經被美國《科學》雜誌列為2007年度十大科技突破，甚至在諾貝爾獎台上都呼聲頗高的技術，真的像它的發明者所預想的那麼萬能嗎？

高紹榮和他的學生康嵐，曾經也沒有想過要用克隆小鼠來證明iPS細胞的全能性。甚至從2007年5月開始，他的實驗室曾一度在誘導iPS細胞的路上停滯不前。直到大約19個月之後，他們才第一次成功獲取了iPS細胞。

此後，研究小組開始利用這個號稱「萬能」的傢伙進行嵌合體實驗。康嵐將用黑鼠體細胞誘導出的iPS細胞注入白鼠的原始胚胎，令所有人大吃一驚，一個白鼠「媽媽」，卻生出了黑鼠「兒子」。

這時，他們開始意識到，這個借用白鼠子宮的新生兒，很可能是體細胞主人——黑鼠的克隆品。

於是，小組決定用「黃金標準」來驗證iPS細胞是否具有同胚胎干細胞一樣的全能性。這個標準要求實驗操作者選擇有別於正常二倍體囊胚的四倍體，因為它不能發育，卻可以形成胎盤。他們將胎盤移植到母鼠體內，再將從小鼠皮膚細胞上誘導出的iPS細胞注入其中。

「如果這個胚胎能長成一個動物個體，那麼這個個體就完全是由iPS細胞形成的。」

第一批和第二批實驗中，他們不僅沒能超越「晚期胚胎」的宿命，甚至還有很多母鼠的肚子老老實實的，連一點懷孕的跡象也沒有。

直到3月15日，高紹榮親自為第三批孕鼠操刀，在一隻母鼠的體內，他驚喜地發現了第一隻小鼠，但是由於這隻小鼠體重過重，很快就夭折了。隨後，他又發現了一隻孕鼠腹中有一隻小鼠，正像個新生兒那樣安靜地蜷縮著，躺在溫暖的子宮中。

他們興奮地將這只粉嘟嘟、光禿禿、濕漉漉，甚至連眼睛也還沒張開的小鼠抱起來，放在一張白紙上，從各種角度狂拍。看著那只好不容易出生的小鼠，康嵐「高興極了，覺得比新生的嬰兒還好看」。

她隨即找來帶乳母鼠餵養小鼠，誰知道，慘劇卻在此時發生。那只沒什麼母性的「代理媽媽」只顧自己大吃大喝，卻很少餵養小鼠。還來不及為它取個名字，這隻小鼠就在出生後的第三天喪命了。

4月20日這一天，第四批孕鼠即將走上手術台。高紹榮帶著他的學生們，再一次從實驗室裡來到鼠房，並挑了幾隻看似有「懷孕跡象」的母鼠，重新主刀。

沒有，沒有，還是沒有。直到這一隻現在已經長大成「鼠」的小傢伙出現在孕鼠的子宮裡。為了紀念這只經過了無數道優勝劣汰的關卡來到人世的小鼠，康嵐為它起名叫「Tetra」，「四倍體囊胚」的英文縮寫，用來標記這只從一個本來不應該孕育生命的胚胎中誕生的精靈。

當研究小組將以這個實驗為內容的論文向《細胞·干細胞》投稿時，他們迅速收到了這本權威雜誌的回音。在來往的數十封郵件中，編輯對實驗本身的修改意見並不多，但他們卻不停地追問，「為什麼你們能做出來？」

高紹榮和康嵐都不知道這個問題該從何回答。高只能把原因歸結為，國外的許多實驗室「可能因為要趕論文，沒有做這麼多」。甚至連魯道夫·賈內士都曾經這樣總結自己的失敗，「第一就是這些iPS細胞不具有全能性，第二就是我們還不夠努力。雖然第一個解釋比較有意思，但我認為是第二個原因。」

但如果還有其他可能，高紹榮只能歸結於，「我們拿到的iPS細胞系的確非常好，他們可能沒有我們這麼幸運。」

像高紹榮的小組一樣「幸運」的，還有中國科學院動物研究所的周琪小組，他們與高恰好在同一天發表論文，同時宣佈已經用實驗證明了iPS細胞的全能性。

對於周琪來說，這篇論文中的實驗鼠「小小」或許是他生命裡另一隻重要的小鼠。

這位曾經因在世界上首次成功克隆大鼠而榮獲第三屆吉諾韋轉基因科技獎的科學家，曾經在2000年將他的第一隻「胚胎干細胞克隆小鼠」取名為「哈爾濱」。

那是一隻活潑可愛的小鼠，從它身上甚至很難發現它與自然鼠有何不同。但一年後，克隆小鼠「哈爾濱」死於免疫系統病變。這卻進一步激發了周琪研究克隆動物發育的興趣。而這一次，周琪一共獲得了27只小鼠，其中的一些小鼠甚至已經開始繁衍後代。

在證明iPS細胞的整套實驗流程中，兩個小組的唯一區別，就是周琪的小組在培育iPS細胞時用的是逆轉錄病毒，而高紹榮的小組則選用了慢病毒。

在一般的體細胞轉化為iPS細胞時，由逆轉錄病毒介導的因子在進入細胞後，會自動沉默掉。而使用慢病毒則更像為這些因子裝上一個開關，通過加入一定藥物就可以隨意選擇，「我們讓它表達，它就表達；讓它沉默，它就沉默」。

隨時可能成為「救命的稻草」

儘管這兩篇論文在科學界取得了轟動效應，但也有人提出自己的疑慮：實驗室裡的鼠已經夠多了，就算這只稍有不同，又和人類有什麼關係？

其實，證明了iPS細胞的全能性，就意味著臀部的皮膚不只可以用作毀容臉部的植皮整形。我們週身上下、千千萬萬極易被取得的細胞，隨時都可能成為「救命的稻草」。

在廣東、廣西地區，一種極其恐怖的血液疾病，由於幾乎沒有治癒方法，當地人往往只能用「小孩兒養不大」來形容這種病。這種與生俱來的疾病使人體內的紅細胞沒辦法攜氧，患兒從出生開始就要連續輸血，但即便是這樣，最後也有可能因為脾臟無法負荷輸血帶來的副作用而死亡。

大部分得病的孩子，甚至都無法活到小學畢業。在醫學上，這往往被稱為β地中海貧血症。

高紹榮在8月發表的一篇論文中，就專門論述了iPS細胞在治療β地中海貧血症中可能產生的效果。

一個來自廣西的兩歲小孩，成了這項實驗最早的活體捐獻者，而這個孩子現在只能依靠輸血來維繫生命。技術人員將孩子的一小塊皮膚，培養、凍存，帶回北京，最後誘導成iPS細胞。

通過定向打靶把基因突變或缺失修復，再將這個干細胞系做體外誘導，就有可能把它誘導成造血干細胞和造血組細胞。之後再把造血組細胞重新移植到病人體內，從理論上來看，這種恐怖的疾病就可以被治癒。

而這種細胞移植的最好之處就在於，病人無須擔心免疫排異的問題。

高紹榮一直關注著這方面的進展。當他發現前新聞聯播主播羅京和籃球運動員王骨，都是因為骨髓移植後的排異反應離開人世時，他的語氣中帶著遺憾：「如果用他們本身的體細胞來移植，就不會產生問題。」

在日本，科學家們已經開始將「皮膚干細胞」用於帕金森氏症的研究和治療。慶應大學教授岡野榮用一名60多歲的遺傳病患者提供的皮膚細胞誘導出iPS細胞，再將其分化為神經細胞，通過與正常神經細胞的比較，試圖探究帕金森氏症發病的原因，尋找有效治療方法。

只是，儘管iPS細胞不會像胚胎干細胞那樣，深陷倫理之爭無法自拔，但將它重新注入人體，現在似乎還為時過早。

「現在仍然有很大風險。」幾乎所有參與實驗的人都這樣說。iPS細胞需要由病毒引導，更何況，如今採用的4個誘導細胞轉化的因子，其中有一個仍是與癌症相關的基因。儘管病毒引導可以使癌症基因陷入「假性沉默」或「選擇性沉默」。但沒有人敢擔保，這不是一座埋在深深的海洋底下的活火山。

不過，對於更多患者來講，iPS細胞可以從另一種角度為他們帶來福音。「藥物篩選，這很快就可以用到臨床上了。」高紹榮對此很有信心。

他舉例說，如果將一個神經性疾病患者的體細胞誘導成iPS細胞，然後再將iPS細胞重新分化為神經細胞，用不同的藥來刺激這些細胞，看哪種藥對它最有效。體細胞就可以代替患者，成為藥物的小白鼠，並為患者尋找到最佳方案。

從胚胎干細胞到體細胞，克隆技術似乎又向前邁進了一步。但是這位師承「多利之父」、英國科學家伊恩·威爾穆特的中國科學家卻堅持，「我不會去做克隆人」。

但是誰又能預料呢——就像數百年前吳承恩曾經幻想過的齊天大聖隨手揪一把毫毛，就可以變出千千萬萬個一樣古靈精怪的孫悟空一樣，人類距離那一天，或許沒有想像中那樣遠。