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在发达国家，65岁以上的老人中，有1／5的人晚年生活都受益于器官移植技术：在美国，近5000万的老人接受过各种形式的人工器官替代疗法，使生命得以延续。
“Hi，要我订制一个心脏。”
或许不久的将来，在医院的器官移植中心，你会经常听到这样一句话。人们一直迫切希望得到可移植器官，用于替换、重建或者提升组织功能。目前的器官移植手术已经挽救了无数人的生命，但是这种手术尚不完善，也给病人带来诸如术后排异等沉重的负担。
2006年，日本京都大学的医学研究小组发表了一项突破性成果，用皮肤细胞构建多能干细胞。很快，世界上数家实验室重复了该实验。如今。来自4个不同物种(小鼠、人、大鼠和猴子)的10余种细胞都已被诱导转变成多能干细胞，而且肯定还会有更多的细胞加入这个行列。对于科学家而言，诱导多能干细胞的发现无疑是一件令人兴奋的事，他们不仅可以和复杂的克隆技术说“再见”，还能规避人类胚胎研究引起的伦理争议和法律约束。4年来，多能干细胞技术研究与应用进入了一个突飞猛进的发展新时代。
重组成熟细胞基因
2008年，研究人员在细胞再编程方面可谓取得了又一个里程碑式的进展。给细胞再编程并不一定要让细胞回到胚胎状态，而可以让细胞直接变成另一种新的成熟细胞。研究人员从不同疾病的患者身上提取皮肤细胞，将其再编程为干细胞。改造后的干细胞在实验室里生长并分裂，为研究人员研究构成疾病基础的细胞过程提供了新工具。在用活鼠做的一项漂亮的研究中，他们让细胞直接从一种成熟细胞变成另一种，打破了细胞单向发育的规则。
美国研究小组用小鼠做实验，把成熟的胰腺细胞(又称外分泌细胞)再编程为胰岛β细胞，这种被I型糖尿病破坏的细胞在胰腺中产生胰岛素。该研究小组把三种病毒的混合剂注入成年鼠的胰腺内。这三种病毒主要感染外分泌细胞，每个病毒携带有一种已知在β细胞发育过程中起作用的基因。几天内，成年鼠体内形成了能制造胰岛素的细胞，这种细胞的外表和作用可与真的B细胞媲美。这一研究结果出人意料，因为在生物体内，分化了的细胞几乎从来不改变发展方向，比如从肌细胞变成肺细胞。然而，这种细胞的直接再编程对治疗某些疾病来说，也许比采用多能干细胞更简单安全。
技术仍需完善
尽管对再编程的全面了解还不够，但科学家们仍然在将那些引导多能干细胞成为成熟组织的步骤标准化。这个问题很关键，因为用于治疗的多能干细胞如果出轨，可能会引发危险的肿瘤。如果携带重编程基因的病毒尚具有部分活性，就可能使宿主细胞发生癌变。尽管在显微镜下，诱导多能干细胞看起来很像胚胎干细胞，也具有与多能干细胞相关的分子标记，但这些细胞是否具有多能干细胞具有的一切功能?只有功能测试才能提供最具说服力的多能性证据。即使在胚胎细胞中，也有一些不具备胚胎干细胞多能性的“垃圾细胞”，因此，科学家发明了几种可以评估细胞多能性的常规方法。按照严格程度依次递增的顺序，这些方法分别是如果向培养皿里的干细胞发出适当的发育信号，它们能产生多种人体细胞，如果注射到小鼠的皮下组织，干细胞能产生畸胎瘤；如果注射到小鼠的早期胚胎中，能促进新生小鼠所有组织的发育。一般来说，胚胎干细胞都能通过上述测试，很多诱导多能干细胞却不能。科学家进一步检查未能通过测试的诱导多能干细胞时发现，携带4种关键重编程基因的病毒载体进入皮肤细胞后，经常被不恰当地“关闭”，而细胞自己的一些重要基因又不能恰当地表达，导致这些细胞既没能获得多能性，又失去了皮肤细胞的特性。因此，这种重编程不完全的细胞不能算作真正的多能细胞。
科学家正在研究通过了所有多能性测试的诱导多能干细胞，旨在找出“合格产品”区别于“次品”的不同之处。医学研究小组最近在转变的皮肤细胞中，发现了一种基因活动模式。在转变期间，这些皮肤细胞会表达一种荧光标记，把它们与同一集落中最终不能成为诱导多能干细胞的细胞区别开来，因此，这种标记模式可用于指示皮肤细胞在转变初期是否顺利。
研究小组发现，如果向发育中的小鼠胚胎注射诱导多能干细胞，由这些胚胎培育出的小鼠中，有1／3在不久后都会患上癌症，这正是逆转录病毒仍具有残余活性的结果。由于伦理限制，科学家不能为了做最严格的多能性测试，而把人类诱导多能干细胞注射到人类胚胎中，因此，确保这些细胞通过其他所有多能性测试就显得极为重要。这就要使具有潜在危害、用于运载重编程基因的病毒完全“沉默”(也就是让病毒无法表达自己的基因)。
科学家的最终目标是，不使用任何病毒，只是简单地向成体细胞施加一组药物，代替重编程基因的作用，就可以构建出诱导多能干细胞。美国哈佛大学研究小组已经找到一些化学物质，能分别代替4个重编程基因中的每一个。成体细胞中，由～个重编程基因激活的每一条分子反应途径，也能由一种化学物质激活。然而，实验结果证实，研究人员同时使用4种化学物质时，并不足以产生多能干细胞。不过，科学家找到合适的药物组合及其浓度配比，在不使用任何病毒的情况下，将体细胞转变为多能干细胞，或许只是迟早的事。
器官订制不是梦
为了确保定制器官的结构完好，科学家想了很多办法，其中之一就是利用一些具有特殊属性的物质，人工搭建出支架，以用于新器官的生成。2008年，美国一个研究小组以老鼠为实验对象，去除掉心脏上的细胞，得到一副纤维基质，在上面培养心肌细胞和内皮细胞，让它们生成心肌纤维和血管结构，最终成功得到一个砰砰跳动的心脏。令人啧啧称奇的是，这些支架在心脏组织全部生成后还会自行逐渐分解。
目前，该研究小组已经利用老鼠的“旧”肺成功打造了一个新肺，植入另一只老鼠体内，令它发挥作用。这一研究成果有望解除肺癌病人的痛苦，肺组织一旦受损就难以自我修复。若想替换成年人的肺组织，目前唯一方法是移植，但这容易引发排异和感染。接受肺移植后，存活10年的病患比率为10％至20％。
该研究小组取一只老鼠的肺部组织，用化学手段去除所有细胞，只保留起支撑连接作用的纤维网络，作为新肺的“框架”。这样，实施移植手术后，受体不会排斥这一新成员。肺的立体结构非常复杂，并非简单几步就可以完成。研究人员在肺“框架”中植入来自受体的各种细胞，把它放入生物反应器中培养大约一周。期间，研究人员用仪器帮助肺“呼吸”。培养完成后，研究人员需要借助4次手术，把新肺移植到受体老鼠体内。移植后的新肺表现良好，工作了2个小时，能够呼入氧气，排出二氧化碳。眼下正在继 续研究如何使“再生”器官更有效工作。这种再生技术可以用于培养其他器官，事实上只要保持血液供给，任何种类器官都能培养出来，按照这种理念(换细胞、留结构)，你可以制出任何器官，肾、肝、肺、胰……只要你叫得出来的，都能订做出来。不过，研究成果真正大面积应用于人体，还有20年的路要走。由于多能干细胞能产生人体内的任何组织，因此，它们可用于制造病变细胞或组织的替代物，比如帕金森病中缺失的神经元、受损的脊髓、因心脏病而功能失常的心脏组织等，这是人们早就梦寐以求的医疗技术。将来，医生可以从病人身上提取成体细胞，把它们转变成多能干细胞后，再培育出病人所需要的移植器官——这就意味着，由此得到的替代组织不论在遗传上，还是免疫上，都能与病人身体完美匹配。
“Hi，要我订制一个心脏。”
或许不久的将来，在医院的器官移植中心，你会经常听到这样一句话。人们一直迫切希望得到可移植器官，用于替换、重建或者提升组织功能。目前的器官移植手术已经挽救了无数人的生命，但是这种手术尚不完善，也给病人带来诸如术后排异等沉重的负担。
2006年，日本京都大学的医学研究小组发表了一项突破性成果，用皮肤细胞构建多能干细胞。很快，世界上数家实验室重复了该实验。如今。来自4个不同物种(小鼠、人、大鼠和猴子)的10余种细胞都已被诱导转变成多能干细胞，而且肯定还会有更多的细胞加入这个行列。对于科学家而言，诱导多能干细胞的发现无疑是一件令人兴奋的事，他们不仅可以和复杂的克隆技术说“再见”，还能规避人类胚胎研究引起的伦理争议和法律约束。4年来，多能干细胞技术研究与应用进入了一个突飞猛进的发展新时代。
重组成熟细胞基因
2008年，研究人员在细胞再编程方面可谓取得了又一个里程碑式的进展。给细胞再编程并不一定要让细胞回到胚胎状态，而可以让细胞直接变成另一种新的成熟细胞。研究人员从不同疾病的患者身上提取皮肤细胞，将其再编程为干细胞。改造后的干细胞在实验室里生长并分裂，为研究人员研究构成疾病基础的细胞过程提供了新工具。在用活鼠做的一项漂亮的研究中，他们让细胞直接从一种成熟细胞变成另一种，打破了细胞单向发育的规则。
美国研究小组用小鼠做实验，把成熟的胰腺细胞(又称外分泌细胞)再编程为胰岛β细胞，这种被I型糖尿病破坏的细胞在胰腺中产生胰岛素。该研究小组把三种病毒的混合剂注入成年鼠的胰腺内。这三种病毒主要感染外分泌细胞，每个病毒携带有一种已知在β细胞发育过程中起作用的基因。几天内，成年鼠体内形成了能制造胰岛素的细胞，这种细胞的外表和作用可与真的B细胞媲美。这一研究结果出人意料，因为在生物体内，分化了的细胞几乎从来不改变发展方向，比如从肌细胞变成肺细胞。然而，这种细胞的直接再编程对治疗某些疾病来说，也许比采用多能干细胞更简单安全。
技术仍需完善
尽管对再编程的全面了解还不够，但科学家们仍然在将那些引导多能干细胞成为成熟组织的步骤标准化。这个问题很关键，因为用于治疗的多能干细胞如果出轨，可能会引发危险的肿瘤。如果携带重编程基因的病毒尚具有部分活性，就可能使宿主细胞发生癌变。尽管在显微镜下，诱导多能干细胞看起来很像胚胎干细胞，也具有与多能干细胞相关的分子标记，但这些细胞是否具有多能干细胞具有的一切功能?只有功能测试才能提供最具说服力的多能性证据。即使在胚胎细胞中，也有一些不具备胚胎干细胞多能性的“垃圾细胞”，因此，科学家发明了几种可以评估细胞多能性的常规方法。按照严格程度依次递增的顺序，这些方法分别是如果向培养皿里的干细胞发出适当的发育信号，它们能产生多种人体细胞，如果注射到小鼠的皮下组织，干细胞能产生畸胎瘤；如果注射到小鼠的早期胚胎中，能促进新生小鼠所有组织的发育。一般来说，胚胎干细胞都能通过上述测试，很多诱导多能干细胞却不能。科学家进一步检查未能通过测试的诱导多能干细胞时发现，携带4种关键重编程基因的病毒载体进入皮肤细胞后，经常被不恰当地“关闭”，而细胞自己的一些重要基因又不能恰当地表达，导致这些细胞既没能获得多能性，又失去了皮肤细胞的特性。因此，这种重编程不完全的细胞不能算作真正的多能细胞。
科学家正在研究通过了所有多能性测试的诱导多能干细胞，旨在找出“合格产品”区别于“次品”的不同之处。医学研究小组最近在转变的皮肤细胞中，发现了一种基因活动模式。在转变期间，这些皮肤细胞会表达一种荧光标记，把它们与同一集落中最终不能成为诱导多能干细胞的细胞区别开来，因此，这种标记模式可用于指示皮肤细胞在转变初期是否顺利。
研究小组发现，如果向发育中的小鼠胚胎注射诱导多能干细胞，由这些胚胎培育出的小鼠中，有1／3在不久后都会患上癌症，这正是逆转录病毒仍具有残余活性的结果。由于伦理限制，科学家不能为了做最严格的多能性测试，而把人类诱导多能干细胞注射到人类胚胎中，因此，确保这些细胞通过其他所有多能性测试就显得极为重要。这就要使具有潜在危害、用于运载重编程基因的病毒完全“沉默”(也就是让病毒无法表达自己的基因)。
科学家的最终目标是，不使用任何病毒，只是简单地向成体细胞施加一组药物，代替重编程基因的作用，就可以构建出诱导多能干细胞。美国哈佛大学研究小组已经找到一些化学物质，能分别代替4个重编程基因中的每一个。成体细胞中，由～个重编程基因激活的每一条分子反应途径，也能由一种化学物质激活。然而，实验结果证实，研究人员同时使用4种化学物质时，并不足以产生多能干细胞。不过，科学家找到合适的药物组合及其浓度配比，在不使用任何病毒的情况下，将体细胞转变为多能干细胞，或许只是迟早的事。
器官订制不是梦
为了确保定制器官的结构完好，科学家想了很多办法，其中之一就是利用一些具有特殊属性的物质，人工搭建出支架，以用于新器官的生成。2008年，美国一个研究小组以老鼠为实验对象，去除掉心脏上的细胞，得到一副纤维基质，在上面培养心肌细胞和内皮细胞，让它们生成心肌纤维和血管结构，最终成功得到一个砰砰跳动的心脏。令人啧啧称奇的是，这些支架在心脏组织全部生成后还会自行逐渐分解。
目前，该研究小组已经利用老鼠的“旧”肺成功打造了一个新肺，植入另一只老鼠体内，令它发挥作用。这一研究成果有望解除肺癌病人的痛苦，肺组织一旦受损就难以自我修复。若想替换成年人的肺组织，目前唯一方法是移植，但这容易引发排异和感染。接受肺移植后，存活10年的病患比率为10％至20％。
该研究小组取一只老鼠的肺部组织，用化学手段去除所有细胞，只保留起支撑连接作用的纤维网络，作为新肺的“框架”。这样，实施移植手术后，受体不会排斥这一新成员。肺的立体结构非常复杂，并非简单几步就可以完成。研究人员在肺“框架”中植入来自受体的各种细胞，把它放入生物反应器中培养大约一周。期间，研究人员用仪器帮助肺“呼吸”。培养完成后，研究人员需要借助4次手术，把新肺移植到受体老鼠体内。移植后的新肺表现良好，工作了2个小时，能够呼入氧气，排出二氧化碳。眼下正在继 续研究如何使“再生”器官更有效工作。这种再生技术可以用于培养其他器官，事实上只要保持血液供给，任何种类器官都能培养出来，按照这种理念(换细胞、留结构)，你可以制出任何器官，肾、肝、肺、胰……只要你叫得出来的，都能订做出来。不过，研究成果真正大面积应用于人体，还有20年的路要走。由于多能干细胞能产生人体内的任何组织，因此，它们可用于制造病变细胞或组织的替代物，比如帕金森病中缺失的神经元、受损的脊髓、因心脏病而功能失常的心脏组织等，这是人们早就梦寐以求的医疗技术。将来，医生可以从病人身上提取成体细胞，把它们转变成多能干细胞后，再培育出病人所需要的移植器官——这就意味着，由此得到的替代组织不论在遗传上，还是免疫上，都能与病人身体完美匹配。