日本醫學教授山中伸彌：蹩腳醫生榮諾貝爾醫學獎

2012年10月8日，諾貝爾醫學獎評委會秘書長約蘭·漢松在眾人的期待下宣布：「2012年諾貝爾生理學或醫學獎授予英國醫學教授約翰·格登和日本醫學教授山中伸彌，以表彰他們在「體細胞重編程技術」領域做出的革命性貢獻。」山中伸彌（Shinya Yamanaka），1962年出生於日本大阪府，日本醫學家，京都大學再生醫科研究所幹細胞生物系教授，大阪市立大學醫學博士（1993年），美國加利福尼亞州舊金山心血管疾病研究所高級研究員。2012年，山中伸彌獲得諾貝爾生理或醫學獎。他成為第19位獲得諾貝爾獎的日本人，同時也是第2位獲得諾貝爾醫學或生理學獎的日本人。這樣一位偉大的科學家，其成長之路又是如何呢？讓我們一起來看看吧。笨拙的醫生1962年9月4日，山中伸彌出生於日本大阪府。大一之前，山中伸彌都一直居住在奈良市。山中的父親經營著一個生產裁縫機零配件的小工廠，雖然山中小時候也喜愛分解機械，但常常無法將其恢復原樣，受到父母的責備。山中熱衷於柔道(據說他有夢想成為日本奧運會代表選手)，在高中的3年期間他因為練柔道就受傷了10多次(骨折)，很多人都說這個孩子大概走錯了學校，應該去考大阪體育大附屬高中，而不是在這裡學習文化知識。經過努力學習，他考入了著名的國立神戶大學醫學部，然而，笨拙的他，仍然是個「醜小鴨」。笨拙的手術技術，讓他成為同事們恥笑對象。在幾乎每次演講中，山中都會回憶自己從神戶大學醫學院畢業後做的第一次手術。那是一次良性瘤移除手術，熟練的醫生10分鐘就可以做完，而山中在手術台上「苦戰」了1個小時還沒有完成，後來只能向手術台上的患者道歉。躺在手術台上的是山中初中時代以來的好友平田修一。當時，平田做了局部麻醉，臉上蓋著紗布，不過聲音還是聽得到的。聽到山中道歉，平田大驚：「對不起？什麼意思？拜託你好好動手術！」山中還曾給父親打過針。山中說，父親當時看起來很高興，但實際上很疼，父親忍著疼痛問道：「兒子，你不擅長這個，對吧？」由於山中臨床能力笨拙，一些前輩們甚至送他外號——「絆腳石」。山中伸彌1987年3月畢業於神戶大學醫學院後，1993年在大阪市立大學獲得醫學博士學位。之後，山中在大阪國立外科醫院矯形外科，擔任一名整形醫師。山中伸彌的姓氏「山中」在日文里的發音是「yamanaka」，但常被開玩笑念成「邪魔中（jamanaka）」，意思為「礙手礙腳」。山中原來志願成為醫生，卻因不善手術而不得不放棄整形外科這一行。磕磕絆絆的研究路由於總遭遇截癱、風濕等治癒難度高的疾病，山中決定去大阪大學完成碩士課程，隨後前往美國格萊斯頓研究所進行胚胎幹細胞研究。徹底放棄讓人艷羨的醫生工作。美國自由開放的研究環境讓他如魚得水，不論是價格高昂的裝置還是研究者的智慧都是共享的。後來他返回日本，準備繼續研究時，卻發現這裡的研究條件比美國差很多，培育小白鼠的時間甚至比做實驗的時間還長。「為什麼我要不停更換小白鼠的籠子？」山中一度有些氣餒。而且資金一度成了他迫在眉睫的問題。但山中最終選擇了堅持。1999年，他向奈良科學與技術學院申請助教授職位。當時的一名教授回憶，在眾多應聘者中，山中是唯一一個願接挑戰的人，因為其他應聘者都選擇了能在數年內見成果的研究項目，而山中則選擇了幹細胞研究，這也為他在12年後獲得諾貝爾獎奠定了基礎。兩度更換課題方向成功背後總是伴隨著更多的坎坷。博士畢業後山中伸彌想到美國接受博士後訓練，他向50多所學校遞交了申請，只有Gladstone的Tom Innerarity給了他offer。他在Gladstone最初從事的課題是研究APOBEC-1對心血管疾病發生率的影響。雖然過表達APOBEC-1可以降低全長apoB的水平。解析山中伸彌發現誘導幹細胞（iPS）的來龍去脈思路很清晰，就是跟蹤他順次研究的基因:ApoBEC1----Nat1-----Fbx15，最後發現誘導多功能幹細胞（iPScell）iPS。每一次的轉折，幾乎都是陷入絕境，完全不是預想的結果。研究ApoBEC1是為了調節血脂，但他卻發現ApoBEC1過表達的小鼠得了肝癌；本來是研究血脂代謝的他，認為非常有必要研究這些小鼠為什麼在改變ApoBEC1的表達後發生了肝癌，多次嚮導師申請解釋後，他得到了研究小鼠致癌機理的機會。他找到ApoBEC1的下游蛋白Nat1，並一度認為是這個下游蛋白導致了肝癌的發生，於是他想著，我干擾掉Nat1後，小鼠是不是發生癌症呢，然而費盡周折的學會了小鼠基因敲除技術的他，敲除了Nat1的基因，歡天喜地的等著小鼠發生肝癌的時候，小鼠們卻一個個都死在了襁褓期。小鼠在胚胎期死亡，以及胚胎幹細胞在體外無法分化等原因使研究又陷入了死胡同。於是他又開始研究起胚胎幹細胞，找到了許多胚胎幹細胞特異表達的基因，其中之一是Fbx15。最後他用Fbx15敲除鼠建立assay（篩選方法/系統），幸運地篩選出了iPS細胞(induced pluriprotent stem cell。所謂iPS細胞就是通過基因轉染技術將某些轉錄因子導入動物或人的體細胞並進行重新編程，使其成為ES細胞樣的多潛能細胞，這類細胞在細胞形態、生長特性、表面標誌物和形成畸胎瘤等方面與ES細胞非常相似，並且個體特異來源的iPS細胞尚不涉及免疫排斥和胚胎毀損等倫理學的問題，因而在幹細胞研究、新葯篩選及藥物毒理研究和再生醫學等領域具有廣闊的研究和應用前景。胚胎幹細胞（ES細胞Embryonic stem cell）是來自哺乳動物胚泡期胚胎內細胞團的細胞,並具有無限增殖和保持多能性的能力。從人類囊胚中獲得的ES細胞系，可用於治療人類多種疾病和損傷(如青少年糖尿病，脊髓損傷，帕金森病和心臟病)。但為了迴避使用人類ES細胞引發的倫理爭論，科學家們一直在尋找新的替代方法。2006年，山中伸彌等科學家把4個關鍵基因通過逆轉錄病毒載體轉入小鼠的成纖維細胞，使其變成多功能幹細胞。這個研究結果可謂是意義重大，因為這意味著未成熟的細胞能夠發展成所有類型的細胞。山中伸彌首先從其他科學家已經公布的研究結果中挑選出24種最有希望的基因。在試驗室中他發現這24種基因中的確有4種基因可以將人體細胞重組成幹細胞。他把4種基因注入皮膚細胞，從而得到「雞尾酒」iPS細胞。之後的事實證明，這4個基因中的一個確實是「一次天大的冒險」，因為這一個是與癌症相關的基因。數月後他又發現即使不使用這個致癌基因，他仍然能夠重組細胞，這樣癌變的幾率會大大降低。但新創造的幹細胞仍然會發生癌變，在他的實驗中，121隻老鼠中，有20%產生了腫瘤。這說明使用逆轉錄病毒，可能使基因產生變異，引發腫瘤等副作用。他表示下一步的研究目標是在不使用逆轉錄酶的情況下實現細胞重組。大放異彩的現在iPS細胞的出現成功的解決了倫理上的限制。2007年到2012年，他先後獲得個各項舉世矚目的大獎，之前的獲獎可能還只是讓他在醫學界名聲鵲起，但是2012年的諾貝爾獎讓他為全世界的人民所熟知。（下圖）但對於研究課題分析，他說：「目前對四因子如何重編程體細胞了解仍非常少，我們目前有幾個關於這方面的課題。隨著研究的進展，我們對重編程如何發生會了解得更多。之前有研究報道ESC和iPSC存在一定程度的差異，而另一些研究表明ESC和iPSC很難被區分開。他認為大部分（80%以上）的iPSC系和ESC幾乎完全一樣，而一小部分質量差的iPSC細胞可能和ESC不同。」年份獎項國家2007年Meyenburg AwardMeyenburg基金會／德國癌症研究中心2008年《時代》雜誌「世界百大影響力人物」美國2008年羅伯特·科赫獎德國2008年科學技術特別獎日本2008年邵逸夫生命科學與醫學獎美國2009年拉斯克基礎醫學獎美國2011年沃爾夫醫學獎以色列沃爾夫基金會2012年千年技術獎芬蘭2012年諾貝爾生理學或醫學獎瑞典親和幽默的醫學教授山中伸彌雖是一位傳統的醫學研究者，但他並不是普通人想像中的那樣不可親近。「我們對這位日本人的印象很深。很多工作都是基於他的論文來做的。」徐國彤說。「大家平時議論，認為山中伸彌遲早要獲諾獎，但可能會在2016年以後。他的獲獎算是比較快的。「山中和很多中國科學家的關係都不錯，他這人很親和。」徐國彤說，「他做生物研究只有十年多的歷史，但做事踏實，不急功近利，是日本人的做事風格。當時篩查因子是非常單調的，他都認真地完成了。」生活中的他也是非常幽默的，有記者在記者招待會上問山中教授，當諾貝爾基金會來電話通知他獲獎的時候他在幹什麼？山中教授說：「我想諾貝爾獎和我沒關係，當時正好發現家裡的洗衣機聲音不對，正想修一下，正好來了電話」，這個回答使得整個會場輕鬆了起來。山中教授素來挺喜歡開玩笑，比如他這次獲獎的iPS（inducedpluripotentstemcell誘導多功能幹細胞）中的「i」用小寫表示是因為,這種細胞製造成功的2006年正好蘋果公司的iPod大流行，山中教授半開玩笑地模仿蘋果公司把i這個字母弄成了小寫，希望沾點蘋果公司的光，讓iPS細胞也流行起來。iPS細胞的廣闊未來儘管在利益的驅動下，iPS技術發展非常迅速，各大實驗室也在爭相完善這門技術，但山中伸彌並不認為iPS細胞現在就可以取代胚胎幹細胞。美國馬薩諸塞綜合醫院再生醫學中心的康拉德·霍切林格（Konrad Hochedlinger）說：「我們還不知道胚胎幹細胞與iPS細胞是否真的完全相同。目前，iPS細胞只是多能細胞的一種補充來源，要徹底取代胚胎幹細胞，還有很長的路要走。未來5年，山中伸彌將帶領20位研究人員，尋找應用iPS細胞預測藥物副作用的方法，解決毒理學中的一些難題，並闡明某些疾病的發病機制。雖然他的偉大發現讓全球科學家感到無比興奮，也給生物醫學領域帶來了無數可能，但這位曾經的醫生依然非常謙虛和謹慎：「我們還有許多基礎性工作要做，比如確保iPS細胞的安全性。這不是奧運會中的國際競爭，而是國際合作。現在，我們的所有工作都只是一個開頭。」雖然iPS技術的發展僅僅只有幾年的時問，然而它在基礎研究和臨床治療應用上已取得令人鼓舞的結果。iPS細胞形成的分子機制還有待於進一步研究，如iPS細胞的產生是否依賴染色質的其他改變；多個病毒整合位點的隨機插入對內源性基因表達的影響；重編程低效率等。在未來的研究中，也許可以利用腺病毒、質粒或者可滲透入細胞的結合蛋白，甚至是一些小分子化合物來誘導iPS細胞的形成。iPS細胞的功能和ESC一致，是我們了解細胞核重編程的關鍵，也是研究重編程分子機制的最好模型。此外，ESC由於倫理問題和難於獲得仍存在很多的爭議，而iPS細胞排除了這方面的障礙，因而iPS細胞比ESC在臨床應用方面更有意義。生命的時鐘還在滴滴答答，我們則希望iPS細胞的研究儘快的能投入臨床工作，切實的把美麗的願景變成觸手可得的現實。
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