何谓STAP细胞
这场关于STAP细胞的发布会,刻意强调了STAP细胞与iPS细胞的不同之处。发布会由笹井主持。首先,小保方通过放映幻灯片的方式讲解了论文的概要。
在迄今为止进行的克隆和iPS细胞培养等初始化操作中,“对细胞核实施直接的人工操作是必不可少的”(小保方语)。但此次研究小组并未进行这样的人工操作,只从外部对细胞实施刺激便完成了体细胞的初始化,他们把获得的细胞命名为“STAP即Stimulus-Triggered Acquisition of Pluripotency细胞(刺激触发的万能性获得细胞)”。
像胡萝卜和白萝卜之类的植物,将其细胞分散并通过特殊的营养液来培养,便可观察到与初始化相似的现象。被分散的细胞变成了可以造出根、茎、叶等植物整体结构的细胞,这种细胞被称为“愈伤组织细胞”。所谓的STAP细胞,可以说是动物版的“愈伤组织细胞”。(后来我们得知,小保方与瓦坎蒂教授最初投稿于《自然》杂志的论文,其题目就是Animal Callus Cells[《动物的愈伤组织细胞》]。)
研究小组对实验中使用的老鼠进行了基因改造,使得老鼠体内与万能性有关的Oct4基因一旦起作用便会发出绿色的荧光。将出生一周的小白鼠的淋巴细胞浸泡在弱酸性溶液中30分钟左右,给予刺激,继续培养,在存活的细胞中,两天后便开始出现发出绿色荧光的细胞。这些细胞只有原来淋巴细胞的一半,很小,相互黏在一起,在第七天就会形成数十至数千个团块。能忍受弱酸刺激存活下来的细胞约占全体细胞的25%,其中约30%变为绿色,也就是说,Oct4基因在约7%~9%实验最初使用的细胞中起了作用。
据说研究小组通过多种方法确认了绿色发光的细胞已被初始化且获得了万能性。
在环境符合要求的试管中进行培养,它们便会分化成神经、肌肉、肠道上皮等各种组织的细胞。将它们移植到活鼠体内后,出现了各种组织的细胞混合在一起的被称为“成熟畸胎瘤”的良性肿瘤。另外,将其注入小鼠的受精卵,放回代孕小鼠的子宫后,诞生了“嵌合体小鼠”,它的全身布满了源自STAP细胞的细胞。这些都是调查万能性的常用实验方法,其中嵌合体小鼠被认为是万能性最确切的证明。
STAP细胞的制作和实验
还不止这些。在嵌合体小鼠的实验中,向胎儿输送营养的胎盘和卵黄膜等组织中也掺杂着来自STAP细胞的细胞。由于iPS细胞和ES细胞不会成长为胎盘,人们认为STAP细胞的初始化达到了更接近受精卵的状态。
不仅是淋巴细胞,脑、皮肤、脂肪、骨髓、肝脏、心肌等各种组织的细胞也同样在弱酸的刺激下发生了由Oct4基因发挥作用而产生的变化。除弱酸的刺激外,如果将让细胞多次通过极细玻璃管的物理性刺激、在细胞膜上开洞的化学性刺激等会使细胞死亡的刺激稍微减弱一点,再施加到细胞上的话,就会发生初始化。
但是,STAP细胞虽然具有多能性,却没有像iPS细胞和ES细胞那样持续无限繁衍的能力(自我增殖能力)。将STAP细胞在适合ES细胞的培养基中培养,就会变成既有多能性又有自我增殖能力的“STAP干细胞”。STAP干细胞虽然失去了向胎盘分化的能力,但是如果在其他特殊的培养基中培养的话,就能在维持STAP细胞独特的多能性的同时,形成具有自我增殖能力的其他干细胞。研究组将其命名为“FI干细胞”。