經過 20年不懈的努力，科學家們終于實現了一個偉大的目標：成功地將成熟細胞轉化成原始血細胞（可以自我更新）以及血液中其他細胞。這項研究成果刊登在 5月 17日的《自然》雜志上。
圖丨干細胞可以培養成各類型人體細胞
這項成果為白血病或其他血液疾病的患者帶來了新的希望。以往，這些患者通常需要進行骨髓移植，但尋找到可兼容供體者的概率卻十分之小，導致很多人因此無法得到及時的治療。
如果上述研究成果可以順利轉化為臨床治療方法，類似的悲劇就可以得到避免，因為患者們可以依靠自身健康細胞誘導出造血干細胞。
通常而言，造血干細胞產生于在胚胎發育期間，而成年人的造血干細胞存在于骨髓之中，并負責補充紅細胞、白細胞和血小板的供應量。而當這些細胞不能正常工作時，血紅細胞的供應就會受到影響。一旦沒有足夠的血液抵達身體組織，甚至影響到心臟等器官時，就會導致嚴重疾病。
可以說，大部分白血病都直接或間接與造血干細胞異常相關。
圖丨紅細胞（右）、白細胞（左）和血小板（上）
正常的造血干細胞具有長期自我更新的能力，以及分化成各類成熟血細胞的潛能。自 1998年人的胚胎干細胞（ES）被成功分離出來，科學家們就一直在嘗試著用它們去“制造”造血干細胞，但一直沒能獲得成功。
因此，此次研究成果意義重大，這得益于以下兩個實驗室的各自工作：
一、麻省波士頓兒童醫院的團隊；該團隊由干細胞生物學家 George Daley領導，他們創造了一種類似于血液干細胞，但又不同于人體細胞的干細胞。
二、紐約市威爾康乃爾醫學院的團隊；由干細胞生物學家 Shahin Rafii領導，他們將小鼠體內的成熟細胞誘導成了完全成熟的造血干細胞。
圖丨造血干細胞和祖細胞，它們是由研究人員通過誘導人類多能干細胞制備而來的
那么他們是如何實現的呢？
麻省波士頓兒童醫院 George Daley的團隊選擇將成人皮膚細胞和其他細胞作為原材料。他們先通過現有的方法將細胞重新編程，使其轉變為誘導型多能干細胞（iPSC）——這種細胞能夠分化產生其它類型的細胞。
圖丨干細胞生物學家George Daley
接下來，該團隊進行了非常有創造力的一步：將 7個轉錄因子（能夠控制其他基因表達的基因）插入到iPS細胞的基因組中，并將這些被修飾了的人細胞注射入小鼠體內中進行培養。
12周后，研究團隊迎來了一個令人欣喜的結果：iPS細胞已經轉化成了造血干細胞，它可以產生人體血液中的各種血液細胞以及免疫細胞，而且這種細胞與人體中天然存在的造血干細胞“出奇得相似”。
圖丨誘導型多能干細胞
然而，以往的生物學認為，只有植物細胞，才能完成去分化和再分化過程，回到多能干細胞狀態再分化成其他組織，而動物細胞只能不斷繼續分化的命運，直到終老。
直到 2006年，這一曾經被寫入教科書的生物學“常識”被日本京都大學山中伸彌教授打破：他從 24種與多能干細胞功能相關的轉錄因子中，找到四個對逆轉已分化細胞充分必要的轉錄因子：Oct4，Sox2，cMyc和 Klf4，成功使它們去分化成多能干細胞。
這四個重編程因子后來被稱為“山中因子”。2012年，山中伸彌也因對iPSC技術的貢獻榮獲諾貝爾醫學獎。
圖丨山中伸彌
iPSC技術從 2006年發表以來一直備受矚目，“山中因子”的經典配方也被后人持續更新，甚至發展出單純小分子誘導版本。從臨床角度，iPSC技術最大的優勢就在于，可以避免使用倫理爭議性較大的胚胎干細胞，一點皮膚，一點毛囊就可以轉變成任意體細胞。
相比之下，紐約市威爾康乃爾醫學院 Shahin Rafii的團隊則是避開了誘導 iPS細胞這個中間步驟，從小鼠中生產出真正的造血干細胞。他們的步驟如下：
一、研究人員首先從成熟小鼠的血管內層提取了細胞；
二、他們將四個轉錄因子插入到這些細胞的基因組中，接著用模擬人血管內環境的培養皿培養它們；
三、這些細胞轉變成了血液干細胞并開始增殖。
圖丨干細胞生物學家Shahin Rafii
當研究人員將這些干細胞注射到放療后的小鼠（大部分血細胞和免疫細胞已被殺死）時，他們發現，小鼠可以從放療損傷中恢復過來！這意味著，這些干細胞實現了血細胞再生（包括免疫細胞），小鼠因此可以繼續存活，并且生存期超過了 1.5年。
由于繞過了 iPS細胞階段， Shahin Rafii將這種方法比作“直達月球的航班”，而將 George Daley 的方法比作為“先繞月球飛行后再抵達月球的航班”。也就是說，他認為自己的方法更加直接、省時和高效。
但是，George Daley和其他研究人員相信，他們所使用的方法更有效，而且引起腫瘤生長和其他異常出現的概率更小。
圖丨人體腫瘤
對此，加利福尼亞州拉霍亞斯克里普斯研究所的干細胞研究員 Janne Loring在接受采訪時表示，最佳的方法可能是僅僅去臨時改變 iPS細胞中的基因表達，而非永久性地插入具有編碼轉錄因子的基因。
她指出，iPS細胞容易從皮膚和其他組織中獲取，而 Shahin Rafii 方法中的細胞卻難以采集并在實驗室培養。
無論如終，時間最終會證明哪種方法更適合實際情況。不過，這些進展已經足夠鼓舞那些曾經感到希望渺茫的研究人員。此前，很多人已經對此不抱希望了，他們甚至認為，這些細胞在大自然中并不存在。事實證明，這種想法是錯誤的。
