不必生殖细胞也能繁殖生命？清华大学团队改写生命认知

发布时间：2025-05-02　点此：443次

本年6月21日，清华大学药学院丁胜教授团队在世界学术期刊《天然》宣布题为“选用特定化学鸡尾酒诱导小鼠全精干细胞”的论文，标明不必生殖细胞精子和卵子结合构成的受精卵和二细胞胚胎（全精干细胞），而对一些细胞进行改造，就具有发明新生命的极大潜能。这一研讨成果或许改写人们对生命和生命发生进程的认知。

那么，丁胜团队这个新发现的具体内容是什么？和这个范畴的前人作业比较，打破点在哪里？咱们约请闻名科普作者张田勘就相关问题做具体解读。

克隆技能不需求两性繁殖也能发明新生命，但仍依托生殖细胞卵子

丁胜团队新发现的本质，是寻觅到了一种反转生命的新办法，而要了解丁胜团队新发现的打破性含义，仍是让咱们先从这个范畴的前史讲起。

生殖细胞是多细胞生物体内能繁殖子孙的细胞的总称，包含从原始生殖细胞直到终究已分解的生殖细胞（精子和卵细胞）。这个术语由A·恩格勒和K·普兰特尔于1897年提出，以与体细胞相差异。体细胞终究都会逝世，只需生殖细胞有延存至下代的时机。

咱们知道，包含人在内的哺乳动物，繁殖子孙都是依托两性繁殖，由生殖细胞精子和卵子结合构成单细胞受精卵，然后是二细胞胚胎（全精干细胞），之后是4细胞、8细胞……胚胎（干细胞），再发育成内、中、外三胚层，并构成各种器官、安排、肌肉、骨骼、神经、大脑，发生一个完好的生命。

20世纪60年代，英国科学家约翰·戈登在对爪蟾的研讨中发明晰细胞核移植技能。1997年，威尔穆特进一步选用这种技能培养出了克隆羊多利。

这个办法是将成体细胞的细胞核提取出来，再植入到一个去除细胞核的卵细胞中，重组为一个卵子，然后用电脉冲影响这个重组卵子分解发育，构成胚胎，由此孕育出一个新生命。

克隆羊多利的首要遗传信息来自芬兰多塞特母绵羊。从芬兰多塞特母绵羊的乳腺中取出乳腺细胞（一种体细胞），将其放入低浓度的养分培养液中，细胞中止割裂，进入停止状况，此细胞称为供体细胞。将一头黑面苏格兰母绵羊的未受精的卵细胞的细胞核去除，称为受体细胞。然后将从前处理过的多塞特母绵羊的乳腺细胞的细胞核提取出来，植入去除细胞核的卵细胞中，并以电流影响进行细胞融合，构成可分解发育的胚胎。之后再将胚胎转移到另一头黑面苏格兰母绵羊的子宫内进一步分解和发育，终究分娩出多利。多利与多塞特母绵羊具有完全相同的表面。

克隆羊多利的发生不需求经过两性繁殖，没有生殖细胞精子的参加，但依然需求作为生殖细胞的卵细胞。所以人们说，有了克隆技能，哺乳动物繁殖子孙就不需求雄性参加，只需求特定的体细胞和雌性的卵细胞就能够了。

克隆羊多利

2012年诺奖效果及后来的研讨发现均为诱导的多潜精干细胞

日本的山中伸弥由于发现了诱导的多潜精干细胞而与英国的约翰·戈登一起取得2012年诺贝尔生理学或医学奖。

2006年，山中伸弥的集体运用反转录病毒载体向小鼠的成体细胞转入四个基因，Oct4、Sox2、Klf4、c-Myc，让这些细胞从头编程，发生了类似小鼠胚胎干细胞的特征，这便是诱导多潜精干细胞。

2007年，日本的高桥一俊团队选用Oct3/4、Sox2、Klf4和c-Myc四个基因诱导成人真皮成纤维细胞发生了人诱导多潜精干细胞。人诱导多潜精干细胞在形状、增殖、表面抗原、基因表达、多能细胞特异性基因的表观遗传状况和端粒酶活性方面与人类胚胎干细胞类似。人诱导多潜精干细胞还能够在体外和畸胎瘤平分解成三种胚层的细胞类型。

2013年，北京大学教授邓宏魁研讨团队在《科学》杂志宣布研讨效果，选用新的办法，即外源性化学小分子化合物将小鼠体细胞从头编程为化学诱导的多潜精干细胞，这也是反转了细胞命运。当然运用的化学分子较多，有七种小分子化合物，能够以高达0.2%的频率从小鼠体细胞中生成化学诱导的多潜精干细胞。这些细胞在基因表达谱、表观遗传状况以及分解和种系传递的潜力方面与胚胎干细胞类似。

2022年4月13日，邓宏魁研讨团队在《天然》杂志宣布研评论文，证明运用化学诱导可将人类成体细胞诱导为多潜精干细胞。

这些研讨标明，无论是小鼠仍是人类的成体细胞，都有或许经生物诱导要素和化学诱导要素生成多潜精干细胞，后者有或许生成各种器官和安排，乃至还有或许发育为生命个别。

这儿咱们有必要来解说一些概念。所谓干细胞（stem cell）的“干”，意为“茎干”、“来历”，简略来讲，干细胞是一类具有无限的或许永生的自我更新才干的细胞，是能够发生至少一种类型的、高度分解的子代细胞。

依据功用规范，干细胞可分为5类。

一是全精干细胞（来自精子和卵子的结合），它们能分解为胚胎以及胚胎外安排，如绒毛膜、卵黄囊、羊膜和尿囊。在人类和其他胚胎生物中，这些胚胎外安排能构成胎盘。全精干细胞能发生一个有完好功用的个别。

二是多潜精干细胞（也称全精干细胞），在受精卵发育约4天分解而来，它们能够自我繁殖和分解为三种胚层（外胚层、中胚层和内胚层）之一。这三种胚层能够进一步分解构成人体内的一切安排和器官。

三是多精干细胞，它能够分解为成骨细胞、肌细胞、脂肪细胞和软骨细胞等。

四是寡精干细胞，与多精干细胞类似，但其分解才干有限，它们只能发育成严密相关的细胞类型，如造血干细胞、内胚层干细胞。

五是单精干细胞，是分解最有限的干细胞，如肌肉干细胞，它们只能分解成肌肉细胞类型。

从这儿咱们就能够知道，山中伸弥及后来研讨者的作业，与克隆技能比较，摆脱了对生殖细胞卵细胞的依托，但不管是用基因诱导，仍是化学诱导，诱导出来的干细胞都是多潜精干细胞，还不是具有最高功用规范的全精干细胞。

丁胜团队诱导发生了干细胞的第一流别或生命的原点细胞——全精干细胞

讲到这儿，咱们总算能够更好地了解丁胜团队这一次的作业了。

6月21日，丁胜团队在世界学术期刊《天然》宣布题为“选用特定化学鸡尾酒诱导小鼠全精干细胞”的论文。在这项研讨中，丁胜团队选用三种化学分子TTNPB、1-Azakenpaullone、WS6（TAW）组成的“鸡尾酒”药物，将小鼠多精干细胞诱导成具有转变为完好有机体潜能的全精干细胞，并且能够在实验室中坚持这些诱导的细胞的万能型（胚内和胚外分解潜力）。这意味着，这类细胞既能够发育为一个完好的生命个别，也能够定向发育为各种器官和安排，如肝脏、骨骼、神经等。

研讨团队将这类细胞命名为化学诱导的全精干细胞（也称TAW诱导的全精干细胞，简称TAW细胞或诱导的全精干细胞）。这些细胞在转录组、表观基因组和代谢组水平上类似于小鼠从开端受精卵细胞发育成的二细胞胚胎。

这项研讨的关键在于，研讨团队挑选并挑选了数千个小分子，终究确认了三种小分子组合——TTNPB、1-Azakenpaullone、WS6（TAW）。TTNPB是一种维甲酸受体激动剂，是诱导细胞万能性的必要物质；1-Azakenpaullone是一种具有高度挑选性的按捺剂，能够按捺TTNPB在长时间培养中带来的副作用，促进全精干细胞的自我更新；WS6分子能够促进、保持全精干细胞安稳。

之后，研讨团队在体外测试了TAW细胞的分解潜力，并将其注射到小鼠前期胚胎中以调查其体内的分解潜力。成果显现，这些细胞不仅在培养皿中表现出具有真实的全精干细胞的特色，并且在体内还能分解成胚内和胚外谱系，具有发育成胎儿和周围卵黄囊和胎盘的潜力，这是一般全精干细胞的典型特征。

研讨人员在转录组、表观组和代谢组还发现，TAW细胞中数百个常见于全精干细胞的基因都现已敞开，与多精干细胞相关的基因在细胞中则处于缄默沉静状况，全体状况与全精干细胞非常附近。

这些成果提示，高级生物有必要经过两性生殖细胞的结合才干繁殖子孙的传统生殖形式或许不是仅有，其他办法也能够繁殖子孙。未来，TAW细胞在体内或体外（如特定的器皿或人工子宫中）都或许发育为生命个别。

就如清华大学官网描述的那样：“在未来，不止像小说中孙悟空身上的毫毛，动物身上的血液、皮肤等任何一处体细胞，都能经过从头编程为多精干细胞，从而‘用药’后成为能够独立构成生命的全精干细胞。”这儿咱们也要看到，按现在丁胜团队供给的技能，拔下的汗毛的毛囊中需求有多精干细胞，并且需求经过TAW鸡尾酒诱导发育成全精干细胞，再由全精干细胞发育为生命个别。

新发现的打破性含义严重

前面咱们讲了取得2012年诺贝尔生理学或医学奖的日本山中伸弥的作业，也讲了这以后包含我国科学家邓宏魁研讨团队的作业。那么，丁胜团队这次发现的不同之处和打破之处在哪里呢？

丁胜团队的研讨与前面说到的以往研讨比较，一是选用的技能道路不同。丁胜团队选用的是化学物质（TAW鸡尾酒）诱导，而日本研讨人员选用的是生物因子（4种基因）诱导，尽管邓宏魁团队也选用的是化学因子诱导，但化学因子不同。

更重要的是，丁胜团队取得的是诱导的全精干细胞，是干细胞中的第一流，既或许孕育成生命个别，更或许分解和发育成各种安排器官；日本研讨人员和邓宏魁团队取得的是诱导的多潜精干细胞，是次一级干细胞，能够发育成各种安排器官，理论上也能够孕育出个别生命，但比全精干细胞孕育成生命个别的或许性差劲一些。

现在，丁胜团队发明的全精干细胞也是在反转生命，即把小鼠的多精干细胞反转为全精干细胞，后者理论上既能够发生新生命个别，也能生成各种器官安排。

这一研讨的含义在于，一是对生命的来历和进程有新的认知，生命个别能够不从生殖细胞开端，而是经过把多精干细胞反转或培养为全精干细胞来孕育生命。

其次，经过这样的办法和进程能够定向培养多种器官，如心脏、肝脏、肾脏等，以处理器官移植中一向难以处理的供体器官缺少的问题。

与克隆羊多利的克隆办法比较，克隆技能也能够不经过两性繁殖就繁殖生命，可是这个进程中依然需求依托生殖细胞卵子。而丁胜团队发明的全精干细胞，只是需求一种“奇特药水”就能够从多精干细胞反转而来，不再需求生殖细胞卵子的参加。从这个含义上来讲，往后只需取得某一物种的多精干细胞或成体细胞即可发明新生命。

正如丁胜所说，这一研讨为再次发明个别生命乃至加快不同物种的进化发明晰或许，标志着全新的生命发明研讨范畴敞开，是生物学范畴的一个“圣杯”。

当然有必要指出的是，这类研讨在研讨生命、医治疾病时的重要含义是毋庸置疑的，但假如要经过这种技能来发明新生命，需求处理许多品德和法律问题。从动物克隆的实践来看，不经过两性繁殖用克隆技能繁殖动物子孙是可行的，因而，运用这种新技能在动物中发明新生命，好像也有很大的开展和研讨空间。

但是，世界社会一向对克隆人有着严厉的制止，假如有人想用丁胜团队的新技能，在发明人类新生命方面有什么“主意”，在品德和法律上肯定是行不通的。正如丁胜教授所说，这一发现带来的“许多或许性”科学论题将会引起争议，尤其是社会品德与品德性的评论。“在曩昔的十年里，科学界没有看到对人类胚胎研讨的任何较宽松的约束。”丁胜说，他们此次的论文研讨进程严厉遵从了科学品德结构。

图片来历：视觉我国

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