8.表皮细胞能变成神经细胞吗？
How Can a Skin Cell Become a Nerve Cell？
如同中世纪的炼金术士努力寻求一种将一般金属变为闪闪发光的金子一样，现代的生物学家就像炼金术士一样利用卵母细胞把普通表皮细胞培养成有价值的干细胞，甚至培育出整个动物体。科学家们通过训练现在已经能够非常精准地进行细胞核的常规移植，通过这种细胞核的移植手段，科学家已经从正常细胞克隆出了牛、猫、老鼠、绵羊、山羊、猪甚至人类的胚胎干细胞（EC可以成长为人体）。研究人员还想进一步将这些克隆的干细胞用于治疗过去无法治愈的疾病。然而和中世纪那些炼金术士一样，如今那些从事克隆和干细胞的生物学家虽然能够成功克隆出不同生物体或培育出人体干细胞，但他们其实并不知道这些过程究竟是怎样发生的。卵母细胞体对移植过来的成熟细胞核到底产生了怎样的作用使得克隆过程能够发生到现在还是一个谜。要像人体的受精卵那样自然而平稳地进行细胞分裂然后分化形成一个活体婴儿那样去进行人工控制分化培养，要想掌握这个过程，科学家们依然还面临很多需要学习的东西。
科学家们对卵母细胞恢复细胞核重新分化能力的研究已经持续了近半个世纪之久。1957年，发育生物学家发现当他们把青蛙成熟细胞的细胞核（高度分化的非生殖细胞）移入蛙卵细胞（去掉细胞核的生殖细胞），他们就可以培育出几十个遗传性状完全相同的蝌蚪个体。但是50年过去了，虽然现在我们已经克隆出了各种动物体，可这个过程到底是怎么发生的到现在依然还是一个谜。
谜底一直被隐藏在细胞生物学的深处。在某种程度上，科学家知道作为控制机体发育的基因在成熟的细胞内是被关闭的，但是为什么成熟的细胞核又在卵母细胞内被重新激活，使得移植的细胞核又具有了和正常受精卵细胞一样的分裂活力，并开始不断进行细胞的分裂分化直到最后成长为一个新的个体。对于正常的人体细胞，科学家们对它们分裂能力是怎样被打开或关闭的都是知之甚少，更何况在细胞核移植过程中出现的这种不正常的成熟细胞核分裂能力逆转的现象。
在细胞分化增殖的过程中，细胞核内脱氧核糖核酸（DNA）的排列会变得更加致密，这就使得很多基因在细胞的生命活动中不再被需要，或者某些基因的表达过程被阻塞。DNA被一种称为组织蛋白的蛋白质紧紧包裹，而相应的基因则被甲基（一个碳原子和三个氢原子）原子团所标记（人体细胞在分化过程中，细胞核内的DNA会发生甲基化，也就是一些甲基团结合在DNA上），这些被甲基原子团标记的基因会阻止制造蛋白质的分子官能团去接近他们而被进一步表达。多项研究已经表明那些能够去除甲基原子团的酶（大多数是蛋白质）在细胞核移植过程中发挥了关键性的作用。但这还远远不是揭开细胞核移植这个谜团的唯一原因。
如果科学家能够揭开卵母细胞这个谜团，那么科学家就可以避开利用卵母细胞这个不仅难以大量获得且备受伦理争议的细胞来进行人体或人体器官的克隆。如果科学家能够利用大量可以自由获取的“母细胞”（含有去甲基酶）去激发完全成熟细胞的分裂生殖能力，那么这个可能性所带来的结果将是非常巨大的。到那时实验室就可以通过这个定制的母细胞去重新激活不再分裂的器官细胞成为一个具有不断分化能力的干细胞，使得人体由于衰老或疾病导致的受损的内脏器官可以得到完美地修复。
然而这仅仅是一个梦想，科学家们还远远不能肯定制造具有这样能力的“点金细胞”是否可能。卵细胞的特殊结构以及其在细胞分裂中引导染色体的蛋白质构架可能在基因激活过程也发挥了关键作用。如果真是这样，仅仅制造“点石成金”的酶蛋白质细胞去激活成熟细胞让其重获新生的梦想看起来更加地渺茫。
要想真正利用卵母细胞的神奇力量，科学家还需要学会如何去驾驭激活干细胞的分化过程从而导引干细胞去形成特定的组织。干细胞，特别是从胚胎中获得的干细胞，会自发地分化成几十种不同类型的细胞，但人为地去控制干细胞的分化过程让它形成某一种类型的细胞却是非常困难的事情。尽管一些研究小组已成功地从胚胎干细胞培育出某一类神经细胞的纯的菌落，但是没人敢宣称他们现在可以控制干细胞让它分化成某一种类型的神经细胞，如变成纯的可以产生多巴胺的神经元细胞，而该类神经元细胞可以用来有效弥补帕金森氏症患者大脑内缺失的神经细胞从而彻底治愈帕金森症。
科学家们才刚刚开始去理解是什么在诱发干细胞向不同方向的分化。发育生物学家数十年的研究积累仅仅提供了一个开始：生物学家已经开始利用基因突变的青蛙、果蝇、老鼠、小鸡和鱼类去标定控制干细胞成长为骨细胞或肌肉细胞的主要基因。但是去观测一段基因缺失后所产生的变化远远比在培养皿中学着如何去控制细胞的分化过程要容易地多。某种器官组织细胞的分化过程大概是靠25,000个基因联合在一起工作最后才形成的，依靠科学家们一个个地改变某个基因去找到控制细胞分化方向的基因，这毫无疑问将耗费他们几十年的时间（甚至更长）。尽管这个过程代价庞大，但如果他们成功了，他们的研究结果的价值将远远超过炼金术的价值。
–GRETCHEN VOGEL
出处：https://blog.sciencenet.cn/blog-318012-1038896.html
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