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“只是将四种基因注入白鼠的皮肤细胞中，就能制造出新型的‘全能细胞’。”2006年8月，日本京都大学教授山中伸弥博士等人发布的“iPS细胞”研究成果，震惊了整个世界。这意味着人类可以用简单的方法培育出与俗称“全能细胞”的“ES细胞”（胚胎干细胞）拥有相似能力的细胞，它既拥有几乎无限的增殖能力，又拥有几乎可以转变成所有细胞的能力。

那么，使用“全能细胞”的话，再生医疗是不是就可以实现了呢？人们是不是就可以任意地培育细胞、组织或者器官，用于疾病或者伤患的治疗呢？这样的期待在不断高涨。然而，ES细胞是通过破坏重复分裂的受精卵（胚胎）产生的，在伦理上存在问题。其次，ES细胞基本上只能使用其他人的细胞，所以即使培养出目标组织，移植后也无法避免排斥反应。所以有人认为，如果使用自己的皮肤制造的iPS细胞来培养组织细胞的话，这两个问题一下子就都解决了。

 数百个人体iPS细胞（诱导多能干细胞）聚集在一起的细胞群（左图，中间圆形部分）和iPS细胞发育成的各种细胞/组织的照片（右图）。iPS细胞是用皮肤组织等已经进行分化的细胞培育的。除了部分种类的细胞以外，iPS细胞具有可以转化为几乎所有种类的细胞的能力。

iPS细胞研究两条腿走路，兼顾“基础”与“应用”

2007年11月，人体的iPS细胞产生了。对iPS细胞的研究，已经成为了日本和美国的国家项目。2009年，日本文部科学省制定了“iPS细胞研究规划”，而美国投入的预算资金据说大约是日本的10倍（每年超过25亿美元），发表的论文数量也在不断增加。

iPS细胞研究，可以分为研究iPS细胞性质的“基础研究”和用于医疗等方面的“应用研究”两部分。

基础研究，主要关注“对什么样的细胞”、“用什么样的方法”、“产生的细胞接近ES细胞的程度”等问题。最初，iPS细胞是通过向皮肤细胞注入4种基因而产生的，而现在，关于“用什么细胞”以及“用什么方法”来制造iPS细胞的问题，人们已经有了多种选择。研究人员发现不同细胞培育出来的iPS细胞所拥有的能力也有差异，这种差异要比ES细胞间的能力差异大得多。在考虑应用研究时，必须使iPS细胞品质均一化，并确认其安全性。

在本期中，我们先看一下基础研究的进展，下期将介绍应用研究的情况。

iPS细胞的大课题：“癌化”的风险

如上文所述，现在iPS细胞可以用各种细胞通过多种方法制作培养出来。那么，就让我们先来看看山中博士等人制造iPS细胞的具体方法吧。

首先，利用无毒化的病毒，向皮肤成纤维细胞核内的DNA中，注入4种短小的DNA片段。这样，就会产生以注入的DNA为设计图的蛋白质。这些蛋白质与DNA结合，影响其他基因的活动，从而促进细胞的初始化。继续进行培养的话，经过大概两个半月时间，就可以得到iPS细胞了。

论文刚发表后，人们就发现这种方法也存在问题：它有癌化的风险。被注入的4种基因中含有一种叫做c-Myc的“癌基因”，它与癌细胞的无限增殖能力密切相关。在人体iPS细胞的论文发表后10天，研究人员就发现，虽然c-Myc对于初始化来说并不是必须的，但是它可以提高初始化的效率。现在他们正在寻求更多的改良方法，如将c-Myc换成其他可以提高效率的基因，或者其他不用基因的方法来培育iPS细胞等。

没有癌化风险？全新制造方法登场

但是，即使不用c-Myc，癌化的风险也并不能被完全消除。基因被人为地注入细胞后，细胞原本拥有的DNA已经发生了一些微妙的变化。现在，我们并不能完全排除这些微小的变化会导致癌化的可能性。

因此，在山中博士团队的研究发表之后，研究人员们又开发出几种不用向DNA中注入基因的方法。我们以日本庆应义塾大学医学部福田惠一博士等人开发的方法为例为大家做介绍，这种方法已经商品化。

福田博士的研究团队利用“仙台病毒”培育出了iPS细胞。与山中博士使用的“逆转录酶病毒”不同，仙台病毒虽然也可以将DNA片段送进细胞内，但是不会注入到DNA中。福田博士的研究团队使用的基因本身与山中博士用的是一样的，也含有癌基因。但是由于癌基因没有注入到DNA中，因而从原理上来说，就不会增加癌化的风险。

此外，在福田博士的方法中，用于培育iPS细胞的来源细胞不是皮肤细胞，而是血液中含有的一种具有免疫功能的细胞“T细胞”。所用的血液，简单抽血就可以得到，而且只要0.1毫升就可以了。用这种方法培育iPS细胞大概需要25天，只是使用皮肤细胞培育时间的1/3。

福田博士认为，用血液来培育iPS细胞的方法几乎没有什么缺点，惟一的问题是价格比较高。在进行血液检查时可以选择是否培育自己的iPS细胞的时代，也许在不久的将来就会到来。

（本文发表于《科学世界》2013年第1期）