于是，京都大學(xué)教授山中伸彌成為第19位獲得諾貝爾獎的日本人，同時也是第2位獲得諾貝爾醫(yī)學(xué)或生理學(xué)獎的日本人。這樣一位偉大的科學(xué)家，其成長之路有諸多亮點，讓我們一起來看看吧。

世界上的事情，說起來是很奇妙的。一飲一啄，自有定數(shù)。在山中伸彌讀高中的時候，他迷上柔道了，但是沒有什么天賦，相反常常因為骨折去醫(yī)院。借用羅素那句話，傷痕累累是生命給你的最好禮物。

隨后，山中伸彌準(zhǔn)備做一名骨科醫(yī)生。于是，考入國立神戶大學(xué)醫(yī)學(xué)部。然而，混得也不咋樣！別人做20分鐘的手術(shù)他至少得兩個小時。第一，他手術(shù)水平的確不咋滴，第二，他覺得做基礎(chǔ)研究可以幫助更多的病人。

山中伸彌在當(dāng)醫(yī)學(xué)生期間的一副照片，好像不開心

于是，山中伸彌準(zhǔn)備轉(zhuǎn)向基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究。讀博期間，山中伸彌的研究方向是血壓調(diào)節(jié)的分子機理。然而，在研究過程中，山中伸彌對小鼠基因敲除和轉(zhuǎn)基因技術(shù)感到震驚，他準(zhǔn)備申請這方面的博士后。

山中伸彌赴美國格拉德斯通心血管疾病研究所（Gladstone Institute）做博士后，被 Thomas Innerarity 納入門下。Thomas 實驗室研究的是血脂調(diào)節(jié)。山中伸彌工作勤奮，Thomas 老師也很欣賞他。沒過多久，Thomas 老師就告訴他一個假說，在肝臟中過量表達 APOBEC1 蛋白質(zhì)應(yīng)該有益于健康。因為 “血液中的膽固醇降低，會不易產(chǎn)生動脈硬化”。由于無法直接在人身上驗證，于是人為在小鼠的肝臟中表達了大量APOBEC1蛋白。在研究所里，山中伸彌的工作是通過實驗驗證 Thomas 老師的假說。

山中伸彌沒日沒夜努力工作，花了半年時間做成了轉(zhuǎn)基因鼠。直到有一天早上，負責(zé)照顧小鼠的女技術(shù)員就神色慌張地對他說：“哥，你的許多小鼠都懷孕了，而且還是公的”。山中伸彌一邊說著 “開玩笑，怎么可能”。他到老鼠房一看，果真有很多公鼠看起來懷孕了。 為了查清原因，他對小鼠進行了解剖。發(fā)現(xiàn)原來不是懷孕，而是小鼠肝臟發(fā)生了癌變，肝臟腫大撐大了肚皮。也就是說，APOBEC1可以使老鼠的血脂降下來，但是有個嚴(yán)重的副作用，就是會引發(fā)肝癌。

在許多年以后，山中伸彌在一次講座中總結(jié)了其中的經(jīng)驗教訓(xùn)：其一，科學(xué)是不可預(yù)測的，假說終歸是假說；其二，不要嘗試在病人身上做新基因的治療；其三，也許最重要的是，不要相信導(dǎo)師的假說。

Thomas 老師的假說變得不成立了。但山中伸彌想知道為什么會產(chǎn)生這種意外情況，因此在研究所剩下的時間里便開始埋頭于癌癥的研究。

最終，他發(fā)現(xiàn)了名為 NAT1 （Novel APOBEC1 Target 1） 的新基因。通過調(diào)查NAT1的功能，發(fā)現(xiàn)其確實可能與癌癥有關(guān)。但更重要的發(fā)現(xiàn)是，NAT1 在名為ES細胞 （Embryonic Stem Cell，胚胎干細胞） 的萬能細胞中發(fā)揮著非常重要的作用。

山中伸彌和Thomas老師

2

博士后生涯結(jié)束了，山中伸彌山中伸彌回到了自己的祖國。在剛回大阪的頭幾年，山中伸彌由于剛起步，只能得到少量的研究資助，將近四十歲的人還不得不自己一個人養(yǎng)幾百只小鼠，日子過得非常艱苦。幾番波折，山中伸彌繼續(xù)他的Nat1研究。而Nat1的研究論文提交給雜志后也一直被拒稿。再一次地與預(yù)測出現(xiàn)偏差：Nat1敲除后，純合子小鼠在胚胎發(fā)育早期就死了，根本無法觀察到成鼠是否得腫瘤。山中伸彌進一步研究發(fā)現(xiàn)，敲除Nat1的胚胎干細胞在體外根本不能像正常干細胞一樣分化。

于是，山中伸彌研究領(lǐng)域轉(zhuǎn)向當(dāng)時還比較冷門的 胚胎干細胞領(lǐng)域。

這時候，有兩件事發(fā)生了。第一是，James Thomson（中盛溯源俞君英博士的導(dǎo)師，2007年幾乎與山中伸彌同時宣布做出了人的iPSC） 在1998年建立了胚胎干細胞系：這些干細胞在體外可以分化成不同胚層的細胞，比如腸上皮細胞，軟骨細胞，神經(jīng)上皮細胞等。這給了山中伸彌巨大的鼓舞，他開始更加堅信胚胎干細胞研究是有意義的，將來必然有一天會用于臨床。第二是，奈良先端科學(xué)技術(shù)研究生院（NAIST）邀請他當(dāng)副教授，并建立一個做基因敲除小鼠的實驗室。

不管怎么說，山中伸彌終于擁有了自己獨立的實驗室，可以招助手。但是面臨著新的問題，招不到研究生，因為學(xué)生一般選擇成熟的名氣大的實驗室，而不選擇剛起步的實驗室。為了忽悠學(xué)生到他實驗室，山中伸彌對外宣稱自己有一個偉大的計劃，終極目標(biāo)是研究從分化的成體細胞變回多能干細胞。

這在當(dāng)時是非主流的。科學(xué)界主要研究怎么把胚胎干細胞分化成不同的終末細胞，用于替代治療。山中伸彌反其道而行，研究怎么從分化的細胞逆轉(zhuǎn)成多能干細胞（主要是正面研究也拼不過大牛，不妨換條路試試）。

當(dāng)時科學(xué)界主流是研究怎么把胚胎多能干細胞分化成各種不同組織的細胞，以期用這些分化的功能細胞取代受損的或者有疾病的組織細胞。山中伸彌認為自己的實驗室沒有實力跟這些大牛競爭，那不如反其道而行之，研究怎么從分化的細胞逆轉(zhuǎn)為多能干細胞。

主流觀點認為，哺乳動物胚胎發(fā)育過程中細胞分化是單向的，就像時間一樣是不可逆的。而這個是有漏洞的，比如植物的組織有可逆性，已經(jīng)分化的根莖可以生成新的植株。再比如，英國的John Gurdon爵士通過蛙核移植證實了終末細胞也具有多能性。再比如，克隆羊多利的出現(xiàn)。

在山中伸彌的計劃里：第一步是找到盡可能多的干性維持因子（類似于Nat1）。他大膽推測，如果過表達這些干性維持因子也許可以讓終末分化的細胞變回多能干細胞。一旦成功，將是劃世紀(jì)的成功！具有胚胎干細胞的多能性，又繞開了倫理，并且還是自體細胞，移植可以避免排斥。

在這個偉大計劃的感召下，山中伸彌果然“忽悠”了三個學(xué)生加入他實驗室。很快地，他們鑒定出一系列的在胚胎干細胞特異表達的基因。其中一個基因就是Fbx15。山中伸彌的學(xué)生Yoshimi Tokuzawa非常勤奮，一次次的驗證山中伸彌的想法，一次次驗證失敗。雖然發(fā)現(xiàn)Fbx15不是維持胚胎干細胞的干性因子，但是Fbx15敲除鼠卻提供了一個很好的篩選誘導(dǎo)干細胞的系統(tǒng)！

山窮水復(fù)疑無路，柳暗花明又一村。

篩選iPS的系統(tǒng)

3

2004年，山中伸彌在名氣更大的京都大學(xué)找到新的職位。除了Fbx15敲除鼠的篩選系統(tǒng)，山中伸彌還積累了他鑒定的加上文獻報道的24個維持因子，終于要大顯身手了。

然而，他沒有馬上讓學(xué)生去實現(xiàn)他逆轉(zhuǎn)胚胎干細胞分化的理想，相反，山中伸彌是個善良的人，先給了學(xué)生一些比較保險的課題做，這樣萬一他的假說是錯的，也不至于耽擱學(xué)生的前途。這就是山中伸彌，首先為學(xué)生前途考慮，真是個好導(dǎo)師！

氓之蚩蚩的高橋和利

機緣巧合，山中伸彌招到一位叫做高橋和利（Kazutoshi Takahashi）的學(xué)生兼助手，憨態(tài)可掬，是個老實人（如上圖）。最關(guān)鍵的是，他已經(jīng)發(fā)表了一篇關(guān)于干細胞致癌性的Nature文章。有這樣一篇Nature文章保底，可以高枕無憂。即便接下來的幾年一無所獲，也不至于耽擱學(xué)生的前途。山中伸彌決意讓他來承擔(dān)最大膽的課題——終末成體細胞的逆分化。

即便有很好的篩選系統(tǒng)，這個課題也非常冒險，難度相當(dāng)大。雖然已經(jīng)有人通過核移植技術(shù)實現(xiàn)了成體細胞核命運的逆轉(zhuǎn)，但要實現(xiàn)細胞核的逆轉(zhuǎn)還需要卵細胞質(zhì)幫助它重編程，而卵細胞質(zhì)中的蛋白不計其數(shù)。即便細胞可以重新編程，那也應(yīng)該是很多蛋白共同參與的。山中伸彌當(dāng)年在手上的僅僅是24個因子。也許有另外幾百幾千種因子被遺漏，缺少其中一種都無法實現(xiàn)重編程，簡直異想天開。

高橋和利可不管這些，他給成纖維細胞挨個感染過表達這些因子的病毒，依然沒有什么好的結(jié)果。然而山中伸彌是個很好的老師，他故作鎮(zhèn)定對高橋和利說：你看，這說明我們的篩選系統(tǒng)很好啊，沒有出現(xiàn)任何假陽性。

經(jīng)歷無數(shù)次崩潰，有那么一瞬間連山中伸彌自己都決定要放棄了。在即將崩潰的邊緣，高橋和利大膽提出，說打算把24個病毒混合起來同時感染細胞，然后用減法逐一篩選。山中伸彌覺得這是很愚蠢的想法，也懶得阻止：沒人這么干過啊，同學(xué)。不過死馬當(dāng)作活馬醫(yī)，你不嫌累的話就去試吧。

功夫不負有心人，幾天后奇跡竟然發(fā)生了。培養(yǎng)板上竟然出現(xiàn)了十幾個誘導(dǎo)出來的“胚胎干細胞”！一個劃時代的發(fā)現(xiàn)誕生了。

關(guān)鍵實驗取得突破以后，其后的事情就簡單了。高橋和利的任務(wù)就是，每次去掉一個病毒，把剩下的23個病毒混合感染成體細胞，鑒別出哪一些因子是誘導(dǎo)干細胞所必需的。最后他鑒定出了四個明星因子：Oct3/4, Sox2, c-Myc,和 Klf4。這四個因子在成纖維細胞中過表達，就足以把它逆轉(zhuǎn)為多能干細胞！

然后，他們通過一系列的指標(biāo)，比如基因表達譜，分化潛能等，發(fā)現(xiàn)這些細胞在相當(dāng)大的程度上與胚胎干細胞相似。

2006年，山中伸彌報道了小鼠誘導(dǎo)干細胞，引起科學(xué)界轟動。這篇文章只有兩個作者，就是第一作者“老實人”高橋和利與通訊作者山中伸彌。

2007年，山中伸彌在人的細胞中同樣實現(xiàn)了細胞命運的逆轉(zhuǎn)，就在同一天，James Thomson實驗室也報道了自己的研究成果。獨立重復(fù)是對科學(xué)成果最權(quán)威的認可，至此，新的時代自此開啟。

iPS技術(shù)的發(fā)現(xiàn)意義非凡。第一，從此之后，人們認識到細胞的命運可以逆轉(zhuǎn)，甚至可以實現(xiàn)不同組織間的轉(zhuǎn)分化（Transdifferentiation）。其次，iPS細胞成功繞過了胚胎干細胞的倫理困境，科學(xué)家可以輕易獲得iPS細胞，開展多能干細胞的研究。其三，當(dāng)時看來，iPS細胞比胚胎干細胞更勝一籌：1）相當(dāng)于自體移植，免疫排異自然大大減少；2）若獲取病人體細胞制備成iPS細胞，可以實現(xiàn)體外模擬疾病的發(fā)生；3）疾病特異的iPS細胞，還可以用于篩選藥物，或者毒理性測。

iPS細胞的潛在用途

但是這僅僅是新的開始，生命科學(xué)如此復(fù)雜和不可預(yù)測，要把這些愿景變成現(xiàn)實，讓iPS技術(shù)真正造福人類，一切都需要時間來告訴我們答案。但偉大的時代已經(jīng)開啟！

4

2017年，山中伸彌教授在人工誘導(dǎo)多功能干細胞（iPS Cells）發(fā)現(xiàn)十周年之際發(fā)表演說中提到，接下來的十年將是決定成敗的關(guān)鍵十年。目前在日本大力支持發(fā)展的iPS細胞相關(guān)再生醫(yī)療領(lǐng)域，包括大型制藥企業(yè)在內(nèi)的至少8家公司共計12種類療法正在緊張研發(fā)中。其中最快的一個療法有望在2020年即可上市。

日本各個大學(xué)和研究所在iPS細胞領(lǐng)域的也如火如荼的進行了臨床研究。與國內(nèi)一擁而上的科研狀況不同，日本研究機構(gòu)有著不同的分工，各個研究機構(gòu)有著自己的沉淀。

iPS細胞相關(guān)再生醫(yī)療臨床試驗匯總 （來自《朝日新聞》）

iPS技術(shù)除了在干細胞領(lǐng)域如魚得水，在免疫細胞領(lǐng)域也不遑多讓。就在幾天前，美國FDA已經(jīng)批準(zhǔn)首個iPSC來源的CAR-T細胞療法的IND申請，用于治療復(fù)發(fā)/難治性B細胞惡性腫瘤。iPSC來源的細胞療法正在成為熱潮。

在最艱苦的歲月里，懷抱希望，相信總有一天，你會笑著跟人訴說你身上的每一道傷痕。