人类都是由受精卵发育而来，在受孕之后的最初几天，组成胚胎的都是未成熟的细胞。这些细胞每一个都可以发育成成熟有机体中所有细胞类型的细胞。这种未成熟的细胞被称为多功能的干细胞或诱导多功能干细胞。随着胚胎的发育，多功能干细胞进一步形成神经细胞、肌肉细胞、肝脏细胞以及其他所有种类的细胞，这些细胞经过分化后，开始在人体内承担起特殊的机能。很长的一段时间里，人们普遍认为这一过程是单向的、不可逆的。成熟之后的细胞是不可能再回到未成熟、多能性的状态。

但约翰·格登却提出了自己的看法，他假设：这些细胞的基因组仍然包含着驱动它发育成机体所有不同类型的细胞所需的信息。在1962年，在一项经典实验中，他将一个青蛙卵细胞的细胞核替换为成熟肠细胞的细胞核。这个改变了的卵细胞发育成为一只正常的蝌蚪。这一实验具有划时代的意义，首次证实了已分化细胞的基因组的可通核移植技术将其重新转化为具有多能性的细胞。

起初，这一里程碑式的发现遭到了许多人的怀疑，不少科学家认为这完全不可能。但在重复实验的验证下，该结果最终被接受并引发了密集的研究。随着技术手段的发展，最终导致了哺乳动物的克隆，也使约翰·格登成为细胞核移植与克隆方面的先驱。他的研究告诉人们，一个成熟、已分化细胞的细胞核可以返回到未成熟、多能性的阶段，这为此后诱导多功能干细胞的研究埋下了伏笔。

山中伸弥：为何不反其道而行

在约翰·格登发现细胞的分化能够可逆的之后40多年后的2006年，山中伸弥发现，小鼠完整的成熟细胞可以被重新编程，变成未成熟的干细胞。令人惊奇的是，只要引入几个基因，就可以将成熟细胞重新编程变为多能性的干细胞。而这一研究同样源自于对传统的背道而驰。

当时，胚胎肝细胞正是各国科学家们研究的热点，很多研究人员试图控制这些细胞，让它们分化为特定细胞类型，以替代病变或受损组织，从而改进现有医疗手段。但对于这样研究，当时的山中伸弥的实验室并不具备竞争力。于是，他提出为什么不反其道而行之——不是让胚胎干细胞变成什么，而是让别的东西变成胚胎干细胞。

山中伸弥和同事们尝试各种不同的方法，对成熟细胞进行实验，并在显微镜下检验实验的结果。最终他们找到了一种可行的方法。他们成功地将成纤维细胞组织中的成熟细胞转化成了不成熟的干细胞。这就意味着成熟的细胞可以在完好无损的情况下被重编程，重新成为不成熟的多能干细胞。这种细胞与其他多功能干细胞的特点一样，都能发育成各种其他器官的细胞，因此具有重大的医学研究价值。

此后，科学家纷纷放弃胚胎干细胞研究，转而进行成熟细胞的诱导工作。目前，山中伸弥和其他研究小组已把多种组织（包括肝、胃和大脑）的细胞，转变成了诱导多功能干细胞，并让诱导多功能干细胞分化成了皮肤、肌肉、软骨、神经细胞以及可以同步搏动的心脏细胞。这一伟大发现让全球科学家感到无比兴奋，也给生物医学领域带来了无数可能，但这位曾经的医生依然非常谦虚和谨慎：“我们还有许多基础性工作要做，比如确保诱导多功能干细胞的安全性。这不是体育比赛中的国际竞争，而是国际合作。现在，我们的所有工作都只是一个开始。”

（原载于《科技日报》 2012-10-09 02 版）