上接第7個(gè)問(wèn)題：http://blog.sciencenet.cn/blog-318012-1034401.html

   題記：又一個(gè)生物學(xué)領(lǐng)域的重要問(wèn)題,，如何喚醒細(xì)胞重新分化的能力,，從而讓成熟的細(xì)胞重新復(fù)活,，具有成長(zhǎng)為整個(gè)個(gè)體的能力,，是生物界讓人著迷的問(wèn)題。表皮細(xì)胞最富有活力,，怎樣能把表皮細(xì)胞激活重新分化變?yōu)樯窠?jīng)細(xì)胞去替換人體缺失的神經(jīng)細(xì)胞呢,，這可不可能，下面來(lái)看這個(gè)問(wèn)題,？

8.表皮細(xì)胞能變成神經(jīng)細(xì)胞嗎,？How Can a Skin Cell Become a Nerve Cell？

  如同中世紀(jì)的煉金術(shù)士努力尋求一種將一般金屬變?yōu)殚W閃發(fā)光的金子一樣,，現(xiàn)代的生物學(xué)家就像煉金術(shù)士一樣利用卵母細(xì)胞把普通表皮細(xì)胞培養(yǎng)成有價(jià)值的干細(xì)胞,，甚至培育出整個(gè)動(dòng)物體,。科學(xué)家們通過(guò)訓(xùn)練現(xiàn)在已經(jīng)能夠非常精準(zhǔn)地進(jìn)行細(xì)胞核的常規(guī)移植,，通過(guò)這種細(xì)胞核的移植手段,，科學(xué)家已經(jīng)從正常細(xì)胞克隆出了牛、貓,、老鼠,、綿羊、山羊,、豬甚至人類的胚胎干細(xì)胞（EC可以成長(zhǎng)為人體）,。研究人員還想進(jìn)一步將這些克隆的干細(xì)胞用于治療過(guò)去無(wú)法治愈的疾病。然而和中世紀(jì)那些煉金術(shù)士一樣,，如今那些從事克隆和干細(xì)胞的生物學(xué)家雖然能夠成功克隆出不同生物體或培育出人體干細(xì)胞,，但他們其實(shí)并不知道這些過(guò)程究竟是怎樣發(fā)生的。卵母細(xì)胞體對(duì)移植過(guò)來(lái)的成熟細(xì)胞核到底產(chǎn)生了怎樣的作用使得克隆過(guò)程能夠發(fā)生到現(xiàn)在還是一個(gè)謎,。要像人體的受精卵那樣自然而平穩(wěn)地進(jìn)行細(xì)胞分裂然后分化形成一個(gè)活體嬰兒那樣去進(jìn)行人工控制分化培養(yǎng),，要想掌握這個(gè)過(guò)程，科學(xué)家們依然還面臨很多需要學(xué)習(xí)的東西,。

  科學(xué)家們對(duì)卵母細(xì)胞恢復(fù)細(xì)胞核重新分化能力的研究已經(jīng)持續(xù)了近半個(gè)世紀(jì)之久,。1957年，發(fā)育生物學(xué)家發(fā)現(xiàn)當(dāng)他們把青蛙成熟細(xì)胞的細(xì)胞核（高度分化的非生殖細(xì)胞）移入蛙卵細(xì)胞（去掉細(xì)胞核的生殖細(xì)胞）,，他們就可以培育出幾十個(gè)遺傳性狀完全相同的蝌蚪個(gè)體,。但是50年過(guò)去了，雖然現(xiàn)在我們已經(jīng)克隆出了各種動(dòng)物體,，可這個(gè)過(guò)程到底是怎么發(fā)生的到現(xiàn)在依然還是一個(gè)謎,。

  謎底一直被隱藏在細(xì)胞生物學(xué)的深處。在某種程度上,，科學(xué)家知道作為控制機(jī)體發(fā)育的基因在成熟的細(xì)胞內(nèi)是被關(guān)閉的,，但是為什么成熟的細(xì)胞核又在卵母細(xì)胞內(nèi)被重新激活，使得移植的細(xì)胞核又具有了和正常受精卵細(xì)胞一樣的分裂活力,，并開(kāi)始不斷進(jìn)行細(xì)胞的分裂分化直到最后成長(zhǎng)為一個(gè)新的個(gè)體,。對(duì)于正常的人體細(xì)胞，科學(xué)家們對(duì)它們分裂能力是怎樣被打開(kāi)或關(guān)閉的都是知之甚少,，更何況在細(xì)胞核移植過(guò)程中出現(xiàn)的這種不正常的成熟細(xì)胞核分裂能力逆轉(zhuǎn)的現(xiàn)象,。

  在細(xì)胞分化增殖的過(guò)程中，細(xì)胞核內(nèi)脫氧核糖核酸（DNA）的排列會(huì)變得更加致密,，這就使得很多基因在細(xì)胞的生命活動(dòng)中不再被需要,，或者某些基因的表達(dá)過(guò)程被阻塞。DNA被一種稱為組織蛋白的蛋白質(zhì)緊緊包裹，而相應(yīng)的基因則被甲基（一個(gè)碳原子和三個(gè)氫原子）原子團(tuán)所標(biāo)記（人體細(xì)胞在分化過(guò)程中,，細(xì)胞核內(nèi)的DNA會(huì)發(fā)生甲基化,，也就是一些甲基團(tuán)結(jié)合在DNA上），這些被甲基原子團(tuán)標(biāo)記的基因會(huì)阻止制造蛋白質(zhì)的分子官能團(tuán)去接近他們而被進(jìn)一步表達(dá),。多項(xiàng)研究已經(jīng)表明那些能夠去除甲基原子團(tuán)的酶（大多數(shù)是蛋白質(zhì)）在細(xì)胞核移植過(guò)程中發(fā)揮了關(guān)鍵性的作用,。但這還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不是揭開(kāi)細(xì)胞核移植這個(gè)謎團(tuán)的唯一原因。

  如果科學(xué)家能夠揭開(kāi)卵母細(xì)胞這個(gè)謎團(tuán),，那么科學(xué)家就可以避開(kāi)利用卵母細(xì)胞這個(gè)不僅難以大量獲得且備受倫理爭(zhēng)議的細(xì)胞來(lái)進(jìn)行人體或人體器官的克隆,。如果科學(xué)家能夠利用大量可以自由獲取的“母細(xì)胞”（含有去甲基酶）去激發(fā)完全成熟細(xì)胞的分裂生殖能力，那么這個(gè)可能性所帶來(lái)的結(jié)果將是非常巨大的,。到那時(shí)實(shí)驗(yàn)室就可以通過(guò)這個(gè)定制的母細(xì)胞去重新激活不再分裂的器官細(xì)胞成為一個(gè)具有不斷分化能力的干細(xì)胞,，使得人體由于衰老或疾病導(dǎo)致的受損的內(nèi)臟器官可以得到完美地修復(fù)。

  然而這僅僅是一個(gè)夢(mèng)想,，科學(xué)家們還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能肯定制造具有這樣能力的“點(diǎn)金細(xì)胞”是否可能,。卵細(xì)胞的特殊結(jié)構(gòu)以及其在細(xì)胞分裂中引導(dǎo)染色體的蛋白質(zhì)構(gòu)架可能在基因激活過(guò)程也發(fā)揮了關(guān)鍵作用。如果真是這樣,，僅僅制造“點(diǎn)石成金”的酶蛋白質(zhì)細(xì)胞去激活成熟細(xì)胞讓其重獲新生的夢(mèng)想看起來(lái)更加地渺茫,。

  要想真正利用卵母細(xì)胞的神奇力量，科學(xué)家還需要學(xué)會(huì)如何去駕馭激活干細(xì)胞的分化過(guò)程從而導(dǎo)引干細(xì)胞去形成特定的組織,。干細(xì)胞,，特別是從胚胎中獲得的干細(xì)胞，會(huì)自發(fā)地分化成幾十種不同類型的細(xì)胞,，但人為地去控制干細(xì)胞的分化過(guò)程讓它形成某一種類型的細(xì)胞卻是非常困難的事情,。盡管一些研究小組已成功地從胚胎干細(xì)胞培育出某一類神經(jīng)細(xì)胞的純的菌落，但是沒(méi)人敢宣稱他們現(xiàn)在可以控制干細(xì)胞讓它分化成某一種類型的神經(jīng)細(xì)胞,，如變成純的可以產(chǎn)生多巴胺的神經(jīng)元細(xì)胞,，而該類神經(jīng)元細(xì)胞可以用來(lái)有效彌補(bǔ)帕金森氏癥患者大腦內(nèi)缺失的神經(jīng)細(xì)胞從而徹底治愈帕金森癥。

   科學(xué)家們才剛剛開(kāi)始去理解是什么在誘發(fā)干細(xì)胞向不同方向的分化,。發(fā)育生物學(xué)家數(shù)十年的研究積累僅僅提供了一個(gè)開(kāi)始：生物學(xué)家已經(jīng)開(kāi)始利用基因突變的青蛙,、果蠅、老鼠,、小雞和魚(yú)類去標(biāo)定控制干細(xì)胞成長(zhǎng)為骨細(xì)胞或肌肉細(xì)胞的主要基因,。但是去觀測(cè)一段基因缺失后所產(chǎn)生的變化遠(yuǎn)遠(yuǎn)比在培養(yǎng)皿中學(xué)著如何去控制細(xì)胞的分化過(guò)程要容易地多。某種器官組織細(xì)胞的分化過(guò)程大概是靠25,000個(gè)基因聯(lián)合在一起工作最后才形成的,，依靠科學(xué)家們一個(gè)個(gè)地改變某個(gè)基因去找到控制細(xì)胞分化方向的基因,，這毫無(wú)疑問(wèn)將耗費(fèi)他們幾十年的時(shí)間（甚至更長(zhǎng)）,。盡管這個(gè)過(guò)程代價(jià)龐大,，但如果他們成功了，他們的研究結(jié)果的價(jià)值將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)煉金術(shù)的價(jià)值。

–GRETCHEN VOGEL