西亚试剂：打开重编程的黑匣子

这在概念上是重要的，它打开了一扇大门。

当精子和卵子结合成胚胎时，它们就在做这件事。John Gurdon在上世纪60年代也做到了这个，当时他使用蝌蚪小肠细胞制作出了从遗传角度而言完全相同的青蛙。Ian Wilmut也做到了。他在1996年使用一个成年哺乳动物细胞制作出了多利羊。重新编程——将分化的细胞恢复成胚胎状态——已经持续了很长时间。

2006年后，科学家对细胞重编的兴趣迅速上扬，他们发现仅通过引入4个就能改编成年老鼠细胞，产生所谓的诱导多能干(iPS)细胞。该方法十分简单，几乎所有实验室都能实现，并且科学家每年能发表1000多篇相关论文。人们希望这种多能细胞能被用于修复受损害或病变组织，近年来一些目标已经变为现实，科学家将衍生自iPS细胞的视网膜细胞移植到一位眼病患者身上，这是首次将重新编程的细胞移植到人体内。

破译细胞重编

但没有人知道它是如何发生的。科学家知道已分化细胞参与进来，多能细胞在另一端出现，但这之间发生了什么，是生物学上一个令人费解的黑匣子。“这是令人困惑的过程，它非常复杂。”日本京都大学iPS细胞研究和应用中心分子生物学家Knut Woltjen说。

干细胞生物学家表示，其中一个问题是，他们开始时使用一种细胞混合物，每个分子的状态略有不同。目前的iPS细胞制备过程十分低效和多变：只有很少的部分最终能完全重编，而且这些也可能与另一些有微小但重要的不同。此外，由于细胞生长条件等环境的不同可能会改变重编路径。这使得比较实验结果非常困难，而且将不充分特征化的细胞用于临床也会增加安全隐患。

但新技术正开始让这一过程变得清晰。通过进行单个细胞的细致分析和积累大量的详细分子数据，生物学家正在识别细胞重编过程中发生的重大事件。近日，规模最大的此类项目——“宏大计划”(Project Grandiose)公布了其成果。该项目团队使用一系列测验，拍摄下细胞重编过程每个阶段的精密尺度快照，并揭示出多能性存在可选择情况。“这是针对细胞形态随时间变化的首个高分辨率分析。我可以毫不夸张地说它是宏大的。”该项目负责人、加拿大多伦多市西奈山医院干细胞生物学家Andras Nagy说。

但如果科学家希望能很好地控制这一过程并熟练地制备治疗细胞，则还有很长的路要走。“是的，我们能制作iPS细胞，我们也能区分它们，但我认为，我们感到无法控制它们。”以色列魏茨曼科学研究学院干细胞生物学家Jacob Hanna说，“随意控制细胞行为非常酷。而且，做到这些的前提是非常详细地理解它们的分子生物学特性。”

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