互动科普

在更远的未来，也许还可以实现更换受损的内脏本身这样梦幻般的再生医疗。当前，用iPS细胞制造内脏的技术，也在不断地发展着。

“制造内脏”也可能实现？

iPS细胞或ES细胞，都可以变为人体内所有种类的细胞，应该也可以制造出任何一种内脏器官。但是，用少数的细胞培育出组织或内脏的过程是非常复杂的，要顾及到细胞的合理配置、细胞的增殖方法、变化顺序等，要完美控制所有的条件几乎是不可能的。

因此，有人想出了新的方法：将iPS细胞放在动物体内可以产生内脏器官的环境中，使其自然发育为内脏器官。

2010年，日本东京大学的研究小组证明这种方法是可行的。他们借助原本不会产生胰腺的大黑鼠的体内环境，用老鼠的iPS细胞制造出了胰腺。研究人员认为，制造人体的内脏器官，可以使用与人内脏大小比较相似的猪的体内环境。

“控制制造内脏器官”原本被认为是不可能的，而这一技术现在也取得了显著的进步。2012年6月，日本横浜市立大学的研究小组用人体的iPS细胞培育出2～4毫米大小的“迷你肝脏”。肝脏本身具有特殊的结构，其最基本的作用就是解毒。

在同一时期，日本理化学研究所等单位用人体的ES细胞，培育出了由6种细胞构成的立体视网膜组织。虽然以前已经用老鼠的ES细胞培育出立体的视网膜组织，但是在使细胞发育为视网膜过程中所需要的必需物质及顺序方面，人体与老鼠存在着很大的差别。培育出人体的视网膜组织，应该说是划时代的成果。据说，下一步计划将培育出的视网膜结构用于治疗。

iPS细胞的使用范围不仅限于医疗领域，通过培育濒危动物的iPS细胞，也可以用来保护动物。

用iPS细胞复活“日本朱鹮”？

iPS细胞虽然可以转变为几乎所有种类的细胞，但是细胞单体却无法成长为个体生物。如果在培养条件等方面下功夫的话，人们可以培育出精子或卵子这样的生殖细胞，也可以将iPS细胞移植到受精卵中。从理论上来说，通过iPS细胞是可以得到个体生物的。2011年，日本京都大学的研究组成功地将iPS细胞培育为可以产生小白鼠精子的细胞，并确认用该细胞产生的精子，可以在与卵子结合为受精卵后，发育为正常的幼鼠。

同样的方法也可以用于濒危的动物。近年来，美国及澳大利亚的研究组相继报告，已经培育出了濒危动物的iPS细胞。例如鬼狒（猴科)、犀牛和雪豹3种动物，是利用冷冻保存的体细胞来成功培育出iPS细胞的。然而，要想用这种iPS细胞来产生生物个体的话，还需要考虑如何使其转变为精子或卵子以及受精卵如何放回子宫等等问题。

日本国立环境研究所中，冷冻保存着以日本白鹳、豹猫为主的60多种动物细胞。在“环境试验资料保存大楼”中，还存放着1995年死去的日本朱鹮“小绿”(雄性）和2003年死去的最后一只日本朱鹮“小金”(雌性）的体细胞。

研究所的专家介绍说，“我们已经着手研究培育朱鹮和其他濒危动物的iPS细胞。如果可以从目前保存的体细胞培育出iPS细胞的话，就有可能使日本朱鹮复活。此外，我们也期待，如果可以从各种濒危动物的iPS细胞培育出各种细胞的话，就可以调查该物种感染病毒的风险以及环境中化学物质所带来的影响，从而预测该物种灭绝的风险。”

2012年8月13日为止，在鸟类中，研究人员只培育出鹌鹑的iPS细胞。虽然通过iPS细胞来复活生物个体还困难重重，但是我们还是希望这些濒危动物的iPS细胞能够培育成功。

 如何才能利用iPS细胞使日本朱鹮复活呢？

以上是在复活日本朱鹮的研究中，科学家认为最有希望的操作顺序。首先，利用病毒媒介将可以初始化细胞的四个基因，分别导入在冷冻箱中保存的日本朱鹮的成纤维细胞中，培育出iPS细胞（1），再将该iPS细胞移植到人工繁殖得到的日本外的朱鹮的胚胎（反复分裂的受精卵）中。这样，由日本朱鹮的iPS细胞产生的细胞，与日本外朱鹮的受精卵产生的细胞混杂在一起，就产生了新的个体（杂交朱鹮）（2）。使杂交朱鹮之间相互交配，就可以使日本朱鹮的iPS细胞产生的生殖细胞相互交配并产生个体，也就可以使日本朱鹮复活了（3）。但是，由于这种方法产生的个体是基因重组动物，因而不能放养到野外。

iPS细胞面对的新旧问题

如前所述，我们已经看到了iPS细胞的几个应用研究方向。然而在细节上，仍然隐藏着一些即使是iPS细胞也无法回避的伦理和社会性的问题。

比如说，如果使用某个人的iPS细胞的话，仅仅以这些遗传信息为母本，就有可能培育出另外一个人。如果有一个人的iPS细胞，从理论上说既可以培育出精子也可以培育出卵子。让它们受精的话，就可以造出一个人（个体）。与此相似的克隆人可以用核移植的技术实现，但一直饱受争议，而且在很多国家的法律中是禁止制造克隆人的。

另一方面，用iPS细胞培育生殖细胞的研究，有可能可以与不孕不育治疗结合在一起。培育出患者的精子或卵子进行仔细调查的话，也许可以查明不孕的原因，还可以开发出治疗方法。2012年，在日本虽然允许利用人类的iPS细胞培育出生殖细胞的研究，但是严禁培育出来的生殖细胞受精。

目前，对iPS细胞应用的研究正呈现出爆发式的发展。它可以用来研发不治之症的治疗药物，也与替换自身内脏器官的再生医疗息息相关；甚至由于它的存在，复活已灭绝物种也有了希望。与此同时，我们每个人还不得不考虑伴随iPS细胞应用而产生的一些问题。

（本文发表于《科学世界》2013年第2期）