一、研究新知
2012年諾貝爾生理醫學獎得主山中伸彌教授論文介紹
（蔡英美教授摘譯）
Induced Pluripotent Stem Cells: Past, Present, and Future
Shinya Yamanaka1,2,* Cell Stem Cell 2012 Jun 14;10(6):678-684
1Center for iPS Cell Research and Application, Kyoto University, Kyoto 606-8507, Japan
2Gladstone Institute of Cardiovascular Disease, San Francisco, CA 94158, USA
今年10月9日諾貝爾生理醫學獎頒給了日本京都大學Syinya Yamanaka (山中伸彌) 及英國的古爾登John Gurdon教授，兩人因發現iPS (induce pluripotent stem cell誘導多能幹細胞) 証實細胞重編 (reprogramming)，及複製 (cloning) 而贏得此殊榮，iPScs和胚胎幹細胞極為相似，有能力變成任何細胞。
Yamanaka為醫師科學家，在2006年研究發現鼠纖維細胞轉送入四個基因 (Oct 3/4, Sox2, cMyc及Klf4; Takahashi K, Yamanaka S. 2006) 後可變成和胚胎幹細胞一樣的多能幹細胞，而且可避開胚胎幹細胞取自胚胎的倫理爭議，很有可能取代胚胎幹細胞，開啟治療新契機。在2007年研究團隊又發現人類纖維細胞也可變成iPScs (Takahashi et al., 2007)。同一天，James Thomson研究團隊也發現Oct 4, Sox2, Nanog, Lin28可轉變人類體細胞變成iPSc (Yu et al., 2007)。
山中伸彌畢業於神戶大學醫學院，本來立志當整型科醫師，但卻因實習時技術不佳，只好選擇研究一途。在美國進行博後研究時，正當科學家們因胚胎幹細胞的倫理爭議不休，而啟發山中發現iPScs，山中在得獎後在Cell press中撰文有關iPSc的過去，現在與未來展望，今節譯其中文章，與大家分享。
啟發：
iPScs的發現主要是匯集三大科學的主流而成 (圖一)
首先是複製動物的觀念：把成體細胞核打入去核的卵內，成功地複製動物，這表示成體細胞含有所有長成個體的基因，而卵含有某些因子可以啟動改編這些基因。進一步地科學家也証明胚胎幹細胞內亦含有這些改編的因子。第二個觀念是控制轉錄因子即能控制不同胚層或表體表現，如控制果蠅觸角生成的Antennapedia轉錄因子，如果在腿部表現也可控制腿的長成，MyoD這個哺乳類轉錄因子，可以把纖維細胞轉變成肌細胞。第三個觀念，同樣很重要的就是胚胎幹細胞的研究，科學家們研究出能長期培養胚胎幹細胞的因子，像LIF, bFGF能維持胚胎幹細胞的全能性。
這些過去的重要觀念，啟發了Yamanaka等人，大膽假設，在卵子或胚胎幹細胞存在有某些因子，可以使體細胞返回胚胎時期狀態，而且配合維持胚胎幹細胞的培養液，他們終於找到四個因子，可以產生iPScs。
iPSc技術的重要性為它是簡單且再現性高的技術，但它的效能較低，一般來說，少於1%的纖維細胞可轉成iPScs，這其中尚存在一些問題沒有被解決。在鼠研究中使用retroviruses或lentiviruses來轉染，在人的研究需避免，所以後續研究，包括使用plasmid (Okita et al., 2011; Okita etal., 2008)，Sendai virus (Fusaki et al., 2009)，adenovirus (Stadtfeld et al., 2008)，合成的RNAs (Warren et al., 2010) 及蛋白 (Kim et al., 2009)。其中，Plasmid及Sendai Virus最廣為目前實驗室使用。
發現iPScs技術後，科學家開始研究iPScs的再生醫學應用（圖二）如治療Parkinson’s disease (kribs et al., 2011)，血小板缺乏 (Takayama et al., 2010)，脊柱損傷 (Nori et al., 2011; Tsuji et al., 2010) 及黃斑病變 (Okamoto and Takahashi 2011)。另外，由病人細胞來的iPScs可當作藥物篩選平台，像Parkinsons disease (Devine et al., 2011)，Alzheimer’s disease (Israel et al., 2012) 及精神分裂症 (Brennand et al., 2011)。由體細胞來的iPScs，如心肌及肝細胞，可當成毒理學測試。
除人體再生醫學應用外，iPScs可應用於動物生物技術。猴、豬、及犬iPScs可用於疾病動物的建立。令人最震奮的報導為 (Kobayashi et al., 2010)，缺乏胰臟的基因不全小鼠，使用大鼠iPScs打入此小鼠囊胚細胞中，在小鼠中可產生大鼠胰臟，應用此技術，可能在動物中製造人類器官，用於移植之用。而有些研究則指出，利用iPScs細胞可使纖維細胞轉變成神經細胞，肝細胞，心肌細胞及造血幹細胞 (Qian et al., 2012)。
iPScs技術已漸驅成熟，更進一步的應用，如幹細胞治療，但是如何選擇最佳的iPScs clones仍需更多的研究。利用基因體 (genome) 及外基因體學 (epigenome) 可能可達 到最佳選擇，而利用同質HLA的捐贈者產生iPScs可降低排斥的問題 (Okita et al., 2011)。有趣的是，另一個得獎者John Gurdon，因發現〝clone〞技術而得獎，在15歲時，在生物這門課，卻是全班250人中的倒數第一名，老師對他的評語更是慘不忍睹，但兩位科學家都執著于自己的研究，不畏人生中的任何挫敗，終究讓昔日嘲笑他們的同儕或老師們跌破眼鏡。