主题：【原创】25个科学问题：皮肤细胞如何变成干细胞 -- 森林的火焰
家园 【原创】25个科学问题：皮肤细胞如何变成干细胞 中世纪的炼金术士寻找能将普通金属变为黄金的魔药，现代的生物学炼金术士研究如何利用卵母细胞将普通的皮肤细胞变为珍贵的干细胞，甚至产生整个动物体。经过技术实践，细胞核转移（nuclear transfer)已经差不多成为常规操作，科学家们 利用这种技术可以成功地做出牛，猫，小鼠，绵羊，山羊，猪――甚至人类干细胞，根据五月韩国的一个实验室宣布的结果。他们希望能在这个项目上更进一步，将干细胞用于医治以前无法医治的疾病。然而， 象中世纪的炼金术士一样，今天的克隆与干细胞生物学家对大量的实验过程并不完全了解：在卵母细胞中究竟发生了什么使细胞核重新被编程，仍然是一个迷。在自然的发育程序中，受精卵产生多种细胞类型，最终发育为活生生的婴儿。科学家仍然需要学习和了解很多东西才能如自然程序一般顺畅地指引细胞分化。
科学家研究卵母细胞的重新编程能力已达半世纪之久。1957年，发育生物学家们首先发现将成年蛙的细胞核插入蛙卵中，可以得到数十个遗传上相同的蝌蚪。但五十年间，卵母细胞仍未透露它的秘密。
这个答案深藏在细胞生物学中。在某种程度上，科学家们发现了在成年细胞中已被关闭的控制发育的细胞，卵母细胞能够重新启动它们，使细胞获得如同新受精卵般的年轻的潜力。科学家们对普通细胞中基因的开－关机制仍知之甚少，更不用说在细胞核转移中发生的不寻常的逆转。
在细胞分化的过程中，它们的ＤＮＡ被更紧密地缠绕包裹，那些不再需要的基因，或者说，不应被表达的基因被关闭了。ＤＮＡ 紧密地缠绕在名为组蛋白的蛋白上，基因被甲基化标记，使蛋白转译机器不能靠近它们。有的酶其功能是移去基因上修饰的甲基。不少研究表明这种酶对成功的细胞核转移非常关键，但它们仅仅是很多关键因素之一。
如果科学家能发现卵母细胞的秘密，那么成功地模拟卵母细胞的功能却不使用卵母细胞将成为可能。卵母细胞相当难获得，而它的使用会引发很多伦理问题。如果科学家们能研制出不需需要细胞的体系，能将已分化的细胞的时钟拨转，影响将是巨大的。实验室将能够使病人的细胞重返未分化的青春状态，使它们生成新的组织，用以取代老旧或病残的身体部分。
但科学家仍然完全不能肯定此种不需要细胞的炼金术能否实现。卵子的精细结构，它引导染色体的蛋白支架，也许同样在启动所需要基因中起着关键作用。如果真的如此，研制能拨转时钟的蛋白魔药也许只是泡影。
要真正能利用卵母细胞的力量，科学家还需要了解如何使新生的干细胞分化成需要的特定组织。干细胞，特别是那些从胚胎中得到的干细胞，会自发地形成几十种不同的细胞类型。但控制这一发育过程，使之只产生一种细胞已被证明是困难的。虽然某些实验室通过努力已经从胚胎干细胞获得了几乎纯的某种神经细胞，但是能指导细胞成为某种特定神经细胞的实验方法还未被获得，比如，纯的产多巴胺神经细胞，它们能取代在帕金森症中坏死掉的细胞。
科学家只是刚刚开始了解各种信号是如何相互作用，指导细胞分化成它的最终命运。在发育生物学中的数十年工作仅提供了一个起点。生物学家用突变的蛙，果蝇，小鼠，鸡和鱼作为模型，寻找控制细胞成为骨细胞或肌肉细胞的关键基因。但观察当一个基因缺失时什么会出错，比在培养盘上调和指挥细胞的分化要容易。了解人类的大约两万五千个基因如何合作并形成组织，并抓住正确的基因来指导未成熟细胞的发育，将继续占用研究者们数十年的时间。如果他们成功了，其结果将比等重的黄金要珍贵得多。
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本帖一共被 4 帖 引用 (帖内工具实现)家园 Fa 一朵 家园 一点说明 我没有报名，只是拿到了新一期科学，觉得挺有兴趣，就在等实验结果的下午动手做了，各位大虾见谅。
也对照了前面几位翻译的看了原文，感觉写这样的深入浅出，提出最难问题的小文章不好写。文章都很精炼有趣，象我这样不怎么懂物理的也能明白为什么这个问题很关键。与我的行业有关的生物学问题十分到位，虽然限于篇幅，很多东西不能一一详细阐述。
在此代作者作几个小注释：”干细胞“是指仍具有分化能力的细胞，象成血干细胞（这个汉语词是我造的，因为不知道对应的标准汉译应该如何，请包涵）能分化成各种血液细胞，却不能分化成骨细胞。而胚胎干细胞（embryonic stem cell)并非指任何取自胚胎的干细胞，而是在囊胚期(blastocyst)的胚胎内有几十个完全未分化的细胞，称为inner cell mass，姑翻译为囊胚内细胞团，将它们取出并培养，便可得到胚胎干细胞。严格来说，胚胎干细胞在胚胎中是不存在的。胚胎干细胞具有分化成任何由外，中，内三胚层细胞演变而成的组织的能力，因此说胚胎干细胞是”全能“的（omnipotent），其它干细胞只是”多能“（multipotent）。但胚胎干细胞不具有分化成由卵黄囊或胚盘演变而成的组织的能力。
干细胞的特征有二：一是自衍(self-renewal)，一是分化。在合适的培养条件下，干细胞实行等分裂，永远相等地一分为二，两个子细胞完全保持母细胞的特征。在诱导下，干细胞可以分化成成熟的组织细胞。
还有几篇有趣的，如果没人动手我会继续以这种”素读“的方式翻译。
家园 好好好，欢迎，欢迎 火焰MM能否对干细胞的背景知识作一简介和探讨呢？比如其在医学上的用途，为什么其研究被限制等等，我相信大家会很感兴趣的。
非常感谢参与征文。
关键词(Tags): #干细胞，家园 关于胚胎干细胞 如我在上面的注释中说的，胚胎干细胞严格来说在生物体中是不存在的。它的前身是囊胚内的inner cell mass。这些细胞只存在很短一段时间，就分化为其它细胞。在胚胎的囊胚期将inner cell mass取出，在培养板上培养三四十代（提供适当的干细胞培养基包括LIF和BMP，就恕我不翻译了），如果细胞还未发生分化并保持原来的形态，那么一个胚胎干细胞株就建立起来了。
在建立胚胎干细胞株的过程中，需要破坏胚胎取出inner cell mass，虽然这个胚胎是非常早期，一堆细胞球样的胚胎。在小鼠大约是怀孕两三天的时候。人类的我不知道。这个阶段的胚胎可能可以通过体外受精和培养获得，但我没看过相关文献，是猜的。某些基督徒就是打着“生命神圣“的幌子禁止胚胎干细胞研究，因为他们认为那一团细胞也是生命。在今年某一期的“科学“（我忘了具体哪一期了，好象是封面上很多蛋白结构的那期，有印象的可以去找出来）的卷首语上就一针见血地指出了：“把胚胎干细胞研究引发的争论说成是全社会伦理学的一场争论其实是误导。事实上，它不过是一小部分人根据他们的宗教对生命的不同于他人的定义，引起的不必要的纷争。决非所有人，所有宗教都认为干细胞研究有被争论的必要。“
胚胎干细胞的奥妙在于加以适当的诱导，它们可以分化为所有类型的细胞（在上面的注释里有解释）。因此它们可以成为造胰岛素的郎格汉细胞，把诱导了的干细胞注入糖尿病患者的胰脏， 便可能根治糖尿病。如果能被诱导成产多巴胺细胞， 便有可能根治帕金森症。但现在胚胎干细胞面临的理论困难有：免疫排异，这个在另一篇文章里有讲。以及如何将它们诱导向我们需要的方向，这个目前为止虽然有进展，但尚未实现。
这二十五个问题都是很有趣的问题，但如果已经有了明确答案，就不成其为问题了。它是我们努力的前景，当然也是我们这些人的就业机会
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