生命——一个走向专业化的旅程
我们都是由受精卵细胞发育而来的。在受孕后的最初几天里,胚胎由未成熟的细胞组成,其中每一个细胞都能发育成构成成年生物的所有细胞类型。这种细胞被称为多能干细胞。随着胚胎的进一步发育,这些细胞会产生神经细胞、肌肉细胞、肝细胞和所有其他类型的细胞——每一种细胞都专门在成人体内执行特定的任务。这种从不成熟细胞到特化细胞的过程以前被认为是单向的。人们认为,细胞在成熟过程中发生了这样的变化,它将不再可能回到不成熟的多能阶段。
青蛙在发展过程中向后跳
John B. Gurdon.挑战了专门化细胞不可逆转地注定其命运的教条。他假设,它的基因组可能仍然包含推动它发育成一个有机体的所有不同细胞类型所需的所有信息。
1962年,他通过用来自蝌蚪的肠道的成熟的核的细胞核代替青蛙蛋细胞的细胞核来测试这一假设。将蛋开发成一个全功能,克隆的蝌蚪和随后的实验重复产生成人青蛙。成熟细胞的核却没有失去其推动开发到全功能性生物的能力。
格登的这一具有里程碑意义的发现最初受到了怀疑,但在得到其他科学家的证实后才被接受。它引发了密集的研究,并进一步发展了这项技术,最终导致了克隆哺乳动物。格登的研究告诉我们,成熟的特化细胞的细胞核可以恢复到不成熟的多能状态。但他的实验是用吸液管移除细胞核,然后将其导入其他细胞。有可能把一个完整的细胞变回多能干细胞吗?
Gurdon实验室主要涉及核重编程和来自成人组织的胚胎细胞的研究。“我们这项基本研究的主要模型系统是非洲爪子的鸡蛋和开发卵母细胞非洲爪蟾蜍光滑的。”约翰·格登的同事理查德·哈雷-斯托特博士说。“这些卵子和卵母细胞都是非凡的细胞;这不仅仅是因为它们的体积很大,与哺乳动物核移植所需的非常高的放大倍数相比,这使得我们可以在相对低的放大倍数下用立体显微镜进行核移植。这些显微镜的使用——比如在约翰办公室发现的那台——是实验室大部分工作的核心。”照片:©惠康信托
一个往返的旅程-成熟的细胞回到干细胞的状态
Shinya Yamanaka.在格登的发现40多年后,科学家终于在科学上取得了突破,回答了这个问题。他的研究涉及胚胎干细胞,即从胚胎中分离出来并在实验室培养的多能干细胞。这种干细胞最初是从老鼠身上分离出来的马丁埃文斯(2007年诺贝尔奖)和Yamanaka试图找到使它们不成熟的基因。当鉴定出几种这些基因时,他测试了哪些是可以重新编程成熟细胞以成为多能干细胞。
Yamanaka和他的同事以不同的组合方式将这些基因导入结缔组织和成纤维细胞的成熟细胞中,并在显微镜下检查结果。他们终于找到了一种有效的组合,而且食谱出奇地简单。通过将四种基因导入一起,他们可以将成纤维细胞重新编程成未成熟的干细胞!
由此产生的诱导多能干细胞(iPS细胞)可以发育成成纤维细胞、神经细胞和肠道细胞等成熟细胞类型。完整、成熟的细胞可以重新编程成为多能干细胞的发现于2006年发表,并立即被认为是一个重大突破。
从惊人的发现到医学应用188bet怎么注册
Gurdon和Yamanaka的发现表明,在某些情况下,特殊细胞可以使发育时钟倒转。尽管它们的基因组在发育过程中会发生改变,但这些改变并非不可逆。我们对细胞和生物体的发展有了新的认识。
近年来的研究表明,诱导多能干细胞可以产生身体所有不同类型的细胞。这些发现也为世界各地的科学家提供了新的工具,并导致了许多医学领域的显著进展。iPS细胞也可以从人类细胞中制备。
例如,皮肤细胞可以从各种疾病,重编程的患者获得,并在实验室中检查,以确定它们与健康个体细胞的不同。这种细胞构成了解疾病机制的宝贵工具,因此为发展医疗疗法提供了新的机会。188bet怎么注册
约翰·b·戈登爵士
约翰·b·戈登爵士出生于1933年,在英国Dippenhall。他于1960年收到了牛津大学的博士学位,是加州理工学院的博士后研究员。他于1972年加入了英国剑桥大学,并担任Magdalene学院的细胞生物学和硕士教授。Gurdon目前位于剑桥的古尔登学院。
Shinya Yamanaka.
Shinya Yamanaka.1962年出生于日本大阪。1987年,他在神户大学获得医学博士学位,在转向基础研究之前,他接受了整形外科医生的培训。山中伸弥于1993年在大阪城市大学获得博士学位,之后在旧金山的格拉德斯通研究所和日本的奈良科学技术研究所工作。山中伸弥目前是京都大学的教授,也隶属于格拉德斯通研究所。
关键出版物
Gurdon JB:从喂养蝌蚪的肠上皮细胞中取出的核的发育能力。胚胎学和实验形态杂志10(1962)622-640。
Takahashi,K,Yamanaka S:通过定义因子诱导小鼠胚胎和成人成纤维细胞培养的多能干细胞。细胞126(2006)663-676。
由卡罗林斯卡学院的50名教授组成的诺贝尔大会颁发诺贝尔生理学或医学奖。诺贝尔委员会对提名进行评估。自1901年以来,诺贝尔奖一直授予那些对人类有重大发现的科学家。
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进一步阅读链接
www.nobelprize.org/nobel_prize/medicine/laureates/
www.guardian.co.uk/science/2012/oct/08/nobel-prize-briton-science-teacher.
www.guardian.co.uk/science/blog/2012/oct/08/nobel-prize-2012-live-medicineoology.
www.bbc.co.uk /新闻/健康- 19869673
edition.cnn.com/2012/10/08/world/europe/sweden-nobel-prize-medicine/index.html