約翰·格登(John Gurdon),2012年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)獲得者,英國(guó)發(fā)育生物學(xué)家,主要以在細(xì)胞核移植與克隆方面的先驅(qū)性研究而知名。2018年9月8日,約翰·格登教授受邀出席了在海口舉辦的第五屆諾貝爾獎(jiǎng)獲得者醫(yī)學(xué)峰會(huì),并在分論壇上發(fā)表主題演講。 以下是格登教授的演講摘要: 非常高興能夠來(lái)作這個(gè)演講。我要講到的內(nèi)容包括我的課題的背景、發(fā)育過(guò)程中細(xì)胞不同分化的逆轉(zhuǎn)以及一些抵抗性,抵抗性是和細(xì)胞分化的穩(wěn)定性相關(guān)的,之后再講一下細(xì)胞置換的前景。 需要解決的問(wèn)題是細(xì)胞核的核重編碼是否能夠用作替代細(xì)胞治療的方法?是否能夠去置換沒(méi)有功能的細(xì)胞? 首先講下我的課題的背景,這張幻燈片顯示了重編程的過(guò)程,這段歷史很長(zhǎng),我們從皮膚獲取細(xì)胞,然后分離細(xì)胞,再拿出一部分細(xì)胞,把一個(gè)皮膚的細(xì)胞核放到卵細(xì)胞中,在某些情況下這種組合會(huì)使這個(gè)細(xì)胞核在卵細(xì)胞中發(fā)育成為動(dòng)物,這個(gè)原則用于克隆動(dòng)物,不管這種動(dòng)物是小鼠還是哺乳動(dòng)物,這是克隆技術(shù)的根本原則。 大家可以看到,1958 年,第一個(gè)克隆成功的是成年脊椎動(dòng)物,顯示出有從細(xì)胞克隆動(dòng)物的可能性,這只脊椎動(dòng)物存活了很多年,細(xì)胞核的移植當(dāng)時(shí)被證明是成功的。 當(dāng)然,這項(xiàng)技術(shù)本身有很多問(wèn)題,有的時(shí)候大家很感興趣想了解這些問(wèn)題是什么。
當(dāng)年市場(chǎng)上是買(mǎi)不到這樣的注射針的,我們需要自己去打造直徑10 毫米的細(xì)胞核注射針的尖端形態(tài)。
我要講的第二塊內(nèi)容是細(xì)胞分化的逆轉(zhuǎn),我們需要知道的是細(xì)胞分化的方向是不一樣的,它們會(huì)成為具體的特定的細(xì)胞。上世紀(jì)五六十年代認(rèn)為干細(xì)胞分化成成熟細(xì)胞之后是沒(méi)辦法逆轉(zhuǎn)的。當(dāng)時(shí)的問(wèn)題就是,是否能將已經(jīng)分化的成熟的細(xì)胞核再逆轉(zhuǎn)回來(lái),使不再具有分化能力的細(xì)胞重新變成具有分化能力的細(xì)胞。 這是我們?cè)诋?dāng)時(shí)做的實(shí)驗(yàn),這是一段小腸,這是我們所做的蝌蚪的測(cè)試,喂食蝌蚪然后去看它的腸道。我們把小腸的上皮細(xì)胞中的細(xì)胞核轉(zhuǎn)到卵細(xì)胞中,讓它去成長(zhǎng)。一開(kāi)始這是完全不成功的,幾個(gè)小時(shí)之后,接受了細(xì)胞核的卵細(xì)胞變得非常奇怪,這個(gè)卵細(xì)胞就不能用了,實(shí)驗(yàn)之初就這樣的失敗了。 過(guò)一段時(shí)間我們發(fā)現(xiàn)改進(jìn)操作方法能夠更好地做實(shí)驗(yàn),我們現(xiàn)在能夠把胚胎做成這樣子。大家看上面,右上角有一些分化比較正常的細(xì)胞,但是活不過(guò)一天就死亡了,但是我們發(fā)現(xiàn)還是有可能把細(xì)胞核從圖片上端的細(xì)胞當(dāng)中取出來(lái),再進(jìn)行移植,如此獲得了一些正常的受精卵。大家可以看到左側(cè)是正常的受精卵,右側(cè)是核移植,這兩個(gè)看起來(lái)還是比較相似的。 這是一個(gè)肌肉細(xì)胞,當(dāng)看一個(gè)眼睛的時(shí)候,這個(gè)眼睛是比較正常的,它有晶體、視網(wǎng)膜層、虹膜色素層,這些細(xì)胞都是正常的。把這些特殊分化細(xì)胞的細(xì)胞核重新逆轉(zhuǎn)回去,這是我們當(dāng)時(shí)做的事情。當(dāng)我們把一個(gè)高分化的細(xì)胞的細(xì)胞核拿出來(lái)放到卵細(xì)胞中,當(dāng)時(shí)做出來(lái)是沒(méi)有結(jié)果的。 非常有意思的是,在1997 年,在最開(kāi)始的工作完成40 年之后,我們成功地克隆出了克隆羊多莉,用的技術(shù)核心是一樣的,只不過(guò)這次用的是哺乳動(dòng)物而非蟾蜍或青蛙。所用的方法和之前在青蛙身上工作的方法道理上是完全一樣的,只不過(guò)技術(shù)上有些差異。 當(dāng)一個(gè)技術(shù)在一個(gè)生物種類(lèi)上適用的時(shí)候,再把這個(gè)技術(shù)轉(zhuǎn)到另外的生物種類(lèi)上的時(shí)候要稍微當(dāng)心一點(diǎn)。顯示給大家看的是,這是細(xì)胞領(lǐng)域的克隆程度,這是我同事所做的工作,大家實(shí)驗(yàn)的方法是類(lèi)似的,也是對(duì)于哺乳動(dòng)物,首先從左邊這只猴子的皮膚當(dāng)中獲得細(xì)胞核,再?gòu)挠疫叺暮镒?/span>獲得卵細(xì)胞,把左邊猴子的細(xì)胞核放到右邊猴子的卵細(xì)胞當(dāng)中,進(jìn)行細(xì)胞合成形成胚胎。如中間的圖所示,所謂的胚胎干細(xì)胞就會(huì)增加數(shù)量、增加因子,細(xì)胞會(huì)有分化。做這個(gè)實(shí)驗(yàn)的人獲得了諾貝爾獎(jiǎng),他能夠獲得這些胚胎干細(xì)胞然后繼續(xù)深入分化存活幾個(gè)月。主要的一點(diǎn)是,他所制造的這些細(xì)胞能夠繼續(xù)分化下去,成為胚胎干細(xì)胞。 看看最下面,能夠通過(guò)不斷地培養(yǎng)增加細(xì)胞的數(shù)量,它增加了一些機(jī)制、一些經(jīng)常由細(xì)胞分泌的因子,它就增加了干細(xì)胞,然后干細(xì)胞開(kāi)始分化。當(dāng)時(shí)它能夠分化出有搏動(dòng)的心肌細(xì)胞(當(dāng)時(shí)它所分化出來(lái)的搏動(dòng)的心肌細(xì)胞的視頻我沒(méi)辦法拿到),大家可以想象可以搏動(dòng)的心肌細(xì)胞的細(xì)胞核是來(lái)自于一只猴子的皮膚細(xì)胞。 (內(nèi)容摘自2018·第五屆諾貝爾獎(jiǎng)獲得者醫(yī)學(xué)峰會(huì)暨國(guó)際腫瘤研究高峰論壇演講) |
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