關於人類胚胎幹細胞的、長達十年的、具有政治爆炸性的倫理之戰可能終於要結束了。兩組研究人員今天報告說，用類似的四基因混合物洗滌人類皮膚細胞，使其重新程式設計，使其類似於從胚胎中提取的細胞。這一發現可能為許多實驗室鋪平道路，在無需克隆胚胎的情況下，產生新的幹細胞系，而長期以來，克隆胚胎一直被認為是短期內製造人類幹細胞的唯一現實方法。
其中一項研究的資深作者、威斯康星大學麥迪遜醫學院公共衛生學院的幹細胞生物學家詹姆斯·湯姆森說：“長期來看，情況正在變得越來越好。”“我確實相信這是一個巨大變革的開始。”
他並不孤單。英國報紙本週末報道說，1997年領導團隊克隆多莉羊的愛丁堡大學生物學家伊恩·威爾穆特，鑑於新發現，正在退出克隆業務。新發現似乎為研究人員提供了一種新的幹細胞系來源，用於基礎研究，有一天可能導致新的治療方法，或許可以治癒脊髓損傷、糖尿病以及諸如多發性硬化症和帕金森病等使人衰弱的疾病。在短期內，重新程式設計的細胞可能會改善對有害副作用的藥物候選者的篩選。
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加利福尼亞大學舊金山分校再生醫學研究所所長、未參與該研究的生物學家阿諾德·克里格斯坦說：“這就是現在牆上寫的。”
儘管兩組研究人員重新程式設計的細胞在注射到小鼠體內時都能夠分化為三種主要組織型別，但湯姆森警告說，它們可能隱藏著微妙的、尚未發現的怪癖，並且在安全地移植到人體之前需要進行大量調整。重要的是，研究人員仍然必須研究現有的胚胎幹細胞系（黃金標準），以排除實驗室製造的細胞中任何隱藏的風險，他說。“人們想趕緊說，‘我們不再需要胚胎幹細胞了’，隨著時間的推移，這可能是真的，但現在說還為時過早。”
這些結果有助於填補多莉克隆引發的科學難題，多莉的克隆證明哺乳動物卵細胞能夠溶解限制大多數成年細胞潛力的遺傳障礙，使其只能產生單一型別的組織——即它們來源的器官的組織——而胚胎幹細胞有可能成為幾乎任何型別的身體組織。
因此，研究人員開始測試僅在胚胎幹細胞中活躍的基因，以試圖找出那些能夠觸發變化的基因。其中一個研究小組由日本京都大學的生物學家山中伸彌領導，他們去年報告說，透過逆轉錄病毒傳遞到小鼠細胞的四個基因足以誘導多能性（分化為多種細胞型別的能力）。這些基因——Oct 3/4、Sox2、c-Myc 和 Klf4——是被稱為轉錄因子的分子開關，它們像電源板一樣依次啟用其他基因。
山中及其小組和其他兩個小組在今年早些時候跟進，提供了更確鑿的證據，表明這些誘導多能幹細胞 (iPS) 忠實地模仿了在胚胎幹細胞中觀察到的基因活性和細胞分化模式。
現在，山中和他的同事在《細胞》雜誌上報告說，相同的基因組合誘導了從商業途徑獲得的36歲女性面部皮膚、69歲男性關節組織和新生兒的成纖維細胞（在癒合中起關鍵作用的結締組織細胞）中的多能性。
研究人員報告說，他們能夠轉化大約五千分之一的細胞——足以從單個培養皿中獲得幾個 iPS 細胞——然後誘導它們在實驗臺上變成神經細胞或心臟組織。基因掃描表明，這些細胞比原始成纖維細胞更類似於胚胎組織。
克里格斯坦說：“我發現非常了不起的是，在小鼠身上起作用的步驟基本相同，也能在人類細胞中起作用……每個人都認為在重新程式設計人類細胞方面會是不同的情況。”
湯姆森的團隊報告說，他們使用相同的兩個基因——Oct4 和 Sox2——和另外兩個不同的基因——Nanog 和 Lin28——產生了類似的細胞鍊金術，這使得日本的發現不太可能是一個僥倖。
湯姆森於 1998 年成為第一個從胚胎中提取人類幹細胞的科學家，他說他的團隊四年前就開始尋找這些因素，但選擇使用人類細胞進行研究。他說，截至去年春天，他的團隊（由實驗室成員餘俊英領導）已經將最初的 100 多個基因列表縮減到 14 個。
然後是山中，湯姆森說他搶先了一步，因為小鼠細胞的生長速度比人類細胞快得多，這使得實驗速度更快。“我們想，‘哦不，已經有人做過了；我們被打敗了，’”他回憶道。
他說，多達十幾個主要的實驗室後來嘗試過，但未能使人類細胞的重新程式設計工作。他的團隊一直在努力，在不同分化程度的四種細胞型別中測試基因組合，希望這最終能找到正確的基因配方。
在《科學》雜誌的線上版中，他和他的同事報告說，Oct4 和 Sox2 能夠將新生兒包皮成纖維細胞轉化為類似於山中細胞的細胞，而 Nanog 顯著提高了重新程式設計的頻率，Lin28 則適度提高了重新程式設計的頻率。
儘管 Oct4 和 Sox2 是胚胎細胞中眾所周知的參與者，但“我們認為這是一個如此複雜的問題，我們從未預先測試這些基因，”湯姆森說。“令人非常幸運的是，三到四個[基因]就足夠了。我並不樂觀它會奏效。”
新的結果仍然讓研究人員面臨著雙重檢查重新程式設計的細胞是否安全，並且是否真正具有與胚胎細胞相同的潛力的任務。他們還必須弄清楚如何規避病毒傳遞系統的問題，該系統可能會破壞重要基因，導致癌症。克里格斯坦指出，可能會開始尋找能夠啟用關鍵基因的小分子。
湯姆森預測，諸如他共同創立的位於麥迪遜的 Cellular Dynamics International 等公司，這些公司測試藥物候選物是否具有危險的心臟毒性，可能會在一年內開始在其檢測中使用來自重新程式設計的細胞。
湯姆森說，無論多能細胞的來源如何，研究人員都面臨著相同的科學挑戰——即，瞭解如何將它們轉化為關鍵組織，如糖尿病患者受損的 β 胰島細胞，然後如何安全有效地將它們引入人體。
反對人類胚胎研究的人可能會辯稱，重新程式設計的發生是因為聯邦對胚胎研究的限制，但湯姆森認為，該領域的汙名使研究人員保持警惕，並使重新程式設計的發現推遲了幾年。“我對重新程式設計的細胞持謹慎樂觀態度，”他說。“擔心的是政治會再次介入，並扼殺謹慎。”