科學研究 - 【日本人與諾貝爾獎】山中伸彌：堅持不懈終開發出iPS細胞

人造ES細胞——iPS細胞

山中伸彌2012年因「發現成熟細胞可被重寫成多功能細胞」而與英國科學家約翰·格登共同獲得諾貝爾生理學或醫學獎。像他那樣，由於獲獎而給日本的年輕一代帶來巨大希望和動力的，無人能出其右。

山中伸彌教授（圖片：京都大學iPS細胞研究所）

山中憑藉從受精卵發育初期的胚盤中提取細胞培養與胚胎幹細胞（ES細胞）具有相同功能的iPS細胞（人工誘導富潛能幹細胞＝induced pluripotent stem cell）獲得了諾貝爾獎。ES細胞擁有構成一個人的所有基因，並且具有幾乎無限的分化潛能，所以還被稱爲萬能細胞。下面稍微介紹一下ES細胞和iPS細胞。

人體是由1顆受精卵發育而來的，受精卵在母親的子宮中成長發育，10個月後作爲人類誕生。1顆受精卵會逐漸分化成2個、4個、8個細胞……隨着細胞增殖，受精卵根據基因在子宮内分化成長成頭部、心臟、肝臟、胃、大腸以及皮膚和指甲，形成一個完整的人。

之所以可以這樣，是因爲ES細胞中的基因包含了人類的藍圖。基因按照創造身體的藍圖逐一表達出來。指甲的成長是因爲指甲的基因被表達和創造，而大腸的產生則是因爲能形成大腸這些基因的表達。

舉例來說，如果腎臟因疾病而壞死，只需透過ES細胞克隆生成腎臟的基因來培養新的腎臟更換壞死腎臟即可。這就是再生醫療，所有疾病都可以透過用ES細胞進行再生來改善。

然而，ES細胞是受精後在孕婦子宮裏的細胞，擅自取出是違背倫理道德的，是對人類尊嚴的侵犯，所以是不被允許的。山中認爲，可以不必從子宮内提取ES細胞，而是透過改變取身體某些部位（如皮膚）的細胞的基因，來人工培養與ES細胞具有相同功能的細胞。這樣就可以避免倫理問題，有助於再生醫療的隊形變換。

山中是在短時間内成功培養出iPS細胞的研究人員，下面爲大家介紹一下他研究獲取成功的程序。

從臨牀醫學家轉型爲基礎研究人員

山中1962年出生於大阪府，1987年從神戶大學醫學部畢業後，進入國立大阪醫院整形外科（相當於「骨科」），成爲一名臨牀實習醫學家。學生時代他曾因柔道和橄欖球運動骨折過10多次，受傷是家常便飯，因此選擇了整形外科，但實習期間，與其他醫學家相比他在技術上顯得笨拙，有時還會被醫學家同仁抱怨。

1989年，山中進入大阪市立大學研究生院的藥理學教室學習，打算成爲一名臨牀醫學家。1992年上半年，他每週到該大學的關聯醫院——田邊中央醫院工作一天，上午出門診，下午做手術。

1993年山中取得博士學位，但他從那時開始想成爲一名基礎醫學的研究人員，因此應聘了科學期刊上的所有研究人員招聘崗位。最終很幸運地得到了以博士研究員（博士後）的身份到加利福尼亞大學舊金山分校格拉德斯通研究所留學的機會，爲實施iPS細胞，他正式開啓了研究。

1996年回國的山中成爲大阪市立大學醫學部藥理學教室的一名助手。然而，由於研究環境與美國完全不同，他每天都很痛苦。當時，iPS細胞的價值尚未得到重視，他得不到周圍人的理解，每天都受到指責，這使他陷入了半抑鬱狀態。

從奈良先端大學院赴美留學

就在山中幾乎決定放棄基礎研究，重新迴歸收入比醫學研究人員高的整形外科醫學家時，他看到了奈良先端科學技術大學院大學招聘研究人員的消息。於是抱着「反正不會成功」的態度去應聘，未曾想最終被錄用成爲該校基因教育研究中心的助教授。在這裏他開始全身心投入到iPS細胞的研究中。

2003年山中在科學技術振興機構（JST）的支援下，獲得5年3億日元的研究經費，悉數投入到研究中。最後終於在該校成功開發出iPS細胞，2004年山中前往京都大學任教。

2007年，山中成功培養出了只需在人類的皮膚細胞基因中插入4種基因即可獲得與ES細胞相同的功能的iPS細胞。在世界頂級醫學研究期刊《細胞》上發表論文後，引起了全世界的廣泛關注。全球醫學研究人員曾認爲無法以人工培養的方式製造出ES細胞，所以被這項成就震驚了。

iPS細胞幾乎可以無限增殖，能用來培養包括神經、肌肉、骨骼等人類所有的器官和皮膚等的細胞，爲再生醫療開闢了道路。

爲紀念獲得諾貝爾獎而拍攝的照片。左起依次爲時任科學技術振興機構理事長中村道治、山中教授和京都大學時任校長松本紘（圖片出處：科學技術振興機構理事長賀詞「祝賀山中伸彌博士獲得諾貝爾生理學或醫學獎」2012年10月10日）

不走捷徑，充滿冒險的研究生活

日本的諾貝爾獎得主大多都是畢業於名校後留校，在相對優渥的研究環境中埋頭於研究，從而最終獲得諾貝爾獎。他們幾乎不變換大學或研究所，終身都在同一個地方投身於研究，最終取得成就，就這一點而言日本在全世界是獨一無二的。但山中則不同，他大學畢業後經歷了多個職位。

從神戶大學醫學部畢業（並非一流大學）→進入國立大阪醫院整形外科做臨牀研修醫學家（目標是成爲臨牀醫學家）→進入大阪市立大學研究生院學習（進入其他大學的研究生院學習）→到加利福尼亞大學舊金山分校格拉德斯通研究所留學→回國後，到大阪市立大學醫學部藥理學教室當助手→成爲奈良先端科學技術大學院大學基因教育研究中心的助教授和教授→成爲京都大學再生醫科學研究所教授→獲得諾貝爾獎。

歷經辛苦終於實施開發iPS細胞這個最初的研究目標，山中的研究生活給年輕人帶來了「只要去做就能成功」的希望。另外，山中的成就得到全世界的高度評價，最終獲得了諾貝爾獎，就這一點而言他也是一位典型的獲獎者。以下是山中獲得的多個獎項。

2008年獲得羅伯特·科赫獎，2009年獲得蓋爾德納國際獎，2009年獲得阿爾伯特·拉斯克獎，2010年獲得京都獎，2008年獲得紫綬褒章，2010年被評選爲文化功勞者，2012年獲得諾貝爾獎。

透過個人愛好馬拉松募捐

山中的愛好是跑馬拉松，在奈良先端科學技術大學院大學時，他每天早上都在校園裏跑步。去京都大學後，每天午休時也會沿着鴨川跑半個小時。

爲了給iPS基金會籌集資金，山中在2012年3月11日參加了京都馬拉松比賽，採用衆籌的籌款方式，條件是他必須完成比賽。當時共募集到1000多萬日元的捐款，並引起了話題。山中以4小時29分53秒的成績完成比賽。

之後山中也經常參加馬拉松比賽進行募捐，並在完賽時間方面不斷刷新個人最好成績。在2018年的別府大分每日馬拉松賽上，55歲的山中創造了3小時25分20秒的個人最好成績，受到廣泛關注。