在電影《終結(jié)者》中有一個液態(tài)機器人，它可以隨意將身體變成液體，塑造成任何形狀，在流過狹窄的窗縫之后，又可以重塑為人形。人體能否重塑?這是一個極具誘惑力的問題。年的諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎為這個問題添加了一個頗有亮色的注解。

　　干細胞分化從全能到專一

　　人體和其他動物一樣，都是從一個受精卵發(fā)育而來的。受精卵可以分化成各種形態(tài)的細胞。不過細胞在分裂過程中逐漸有了自己明確的分工，這中間包括表皮細胞、紅細胞、神經(jīng)細胞等，最終由一個干細胞分化為200多個不同種類的專門細胞。

　　細胞在分裂中逐漸趨于功能化的現(xiàn)象，在生物學(xué)上叫做分化。細胞即使已經(jīng)發(fā)生了分化，細胞核內(nèi)具有的遺傳信息(基因)也是不變化的。但是不同細胞中工作的基因是不同的，而我們的人體有多個基因，究竟哪些基因被關(guān)閉，還要視細胞功能而定。有一個精妙的比喻，細胞所具有的DNA就像一本書，而分化的過程就像把書中的某些頁用糨糊粘住，再也無法翻開。不同類型的細胞，如皮膚細胞和骨細胞“被粘貼的頁碼”是不同的。

　　和已經(jīng)分化的細胞相比，干細胞“這本沒有被黏合的書”顯然有更大的吸引力。我們利用干細胞可以修復(fù)損傷的機體，治療因為神經(jīng)外傷引發(fā)的癱瘓，獲得**血友病所需要的血液細胞，甚至可以培養(yǎng)出急需的移植器官。但是，干細胞在分化之后，各自的功能被相對固定了下來。分化后的細胞中發(fā)揮作用那種特定的基因組合主要是通過兩種變化被固定下來。一種變化是組蛋白修飾，另一種變化是DNA的甲基化。這兩種變化就像是粘貼書頁的黏合劑。

　　胚胎干細胞用于臨床不合倫理

　　卵細胞有一種神奇的能力，那就是讓細胞初始化。受精的過程就是一個最有利的證據(jù)，因為精子已經(jīng)是高度分化的細胞，它們的DNA上面滿是甲基化和組蛋白修飾的“黏合書頁”。但是一旦與卵子集合，所有的黏合劑就都消失了。

　　實際上，能保持這種全能型的還不僅僅是受精卵。在受精卵分裂6～7次時，會先形成一個具有100個左右細胞的細胞塊，這些細胞都有轉(zhuǎn)變成人體任何一種細胞的能力(只是不能發(fā)育成胎盤)，這就是胚胎干細胞(ES細胞)。

　　不過，其來源是胚胎，從理論上講這個胚胎完全可以在子宮中發(fā)育成人。如果將這種細胞應(yīng)用于臨床，就有為了“救人而殺人”的問題出現(xiàn)。于是，科學(xué)家們開始尋找新的途徑，去尋找那些維持細胞全能性的因子。

　　篩選出具有分化能力的相關(guān)基因

　　此次諾獎得主山中伸彌從數(shù)據(jù)庫中篩選出大約100個有可能在ES細胞中特別活躍的基因。經(jīng)過近4年的工作，從這100個基因中篩選出24個活躍的可能與細胞初始化有關(guān)的基因，并一次性將這24個候選基因全部導(dǎo)入成人的皮膚細胞中，結(jié)果夢寐以求的干細胞出現(xiàn)了。此后，山中教授又逐個檢驗這24個基因。每次扣留一個基因，將其余23個導(dǎo)入細胞中，看看是否對初始化有影響。如果扣留的基因有作用，那么細胞就不會發(fā)生初始化。就這樣淘汰了對于初始化不是必需的20個基因，最終將目標(biāo)鎖定在4個基因身上，它們分別是“Oct3/4”、“Sox2”、“Klf4”和“c-Myc”。將這4個基因?qū)肴死w維芽細胞后，這些細胞不出意外地變成了“iPS細胞”(誘導(dǎo)多能干細胞)。

　　其中，Klf/4和c-Myc的作用是使纖維芽細胞的分裂變得不受限制，轉(zhuǎn)變成類似癌細胞的細胞。Oct3/4和Sox2的作用則是使細胞獲得能夠進行多種分化的能力而失去癌細胞那樣的增殖性質(zhì)，從而成為都行細胞。