在最艰苦的岁月里，怀抱希望，相信总有一天，你会笑着跟人诉说你身上的每一道伤痕。
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于是，京都大学教授山中伸弥成为第19位获得诺贝尔奖的日本人，同时也是第2位获得诺贝尔医学或生理学奖的日本人。这样一位伟大的科学家，其成长之路有诸多亮点，让我们一起来看看吧。
世界上的事情，说起来是很奇妙的。一饮一啄，自有定数。在山中伸弥读高中的时候，他迷上柔道了，但是没有什么天赋，相反常常因为骨折去医院。借用罗素那句话，伤痕累累是生命给你的最好礼物。
随后，山中伸弥准备做一名骨科医生。于是，考入国立神户大学医学部。然而，混得也不咋样！别人做20分钟的手术他至少得两个小时。第一，他手术水平的确不咋滴，第二，他觉得做基础研究可以帮助更多的病人。
山中伸弥在当医学生期间的一副照片，好像不开心
于是，山中伸弥准备转向基础医学研究。读博期间，山中伸弥的研究方向是血压调节的分子机理。然而，在研究过程中，山中伸弥对小鼠基因敲除和转基因技术感到震惊，他准备申请这方面的博士后。
山中伸弥赴美国格拉德斯通心血管疾病研究所（Gladstone Institute）做博士后，被 Thomas Innerarity 纳入门下。Thomas 实验室研究的是血脂调节。山中伸弥工作勤奋，Thomas 老师也很欣赏他。没过多久，Thomas 老师就告诉他一个假说，在肝脏中过量表达 APOBEC1 蛋白质应该有益于健康。因为 “血液中的胆固醇降低，会不易产生动脉硬化”。由于无法直接在人身上验证，于是人为在小鼠的肝脏中表达了大量APOBEC1蛋白。在研究所里，山中伸弥的工作是通过实验验证 Thomas 老师的假说。
山中伸弥没日没夜努力工作，花了半年时间做成了转基因鼠。直到有一天早上，负责照顾小鼠的女技术员就神色慌张地对他说：“哥，你的许多小鼠都怀孕了，而且还是公的”。山中伸弥一边说着 “开玩笑，怎么可能”。他到老鼠房一看，果真有很多公鼠看起来怀孕了。 为了查清原因，他对小鼠进行了解剖。发现原来不是怀孕，而是小鼠肝脏发生了癌变，肝脏肿大撑大了肚皮。也就是说，APOBEC1可以使老鼠的血脂降下来，但是有个严重的副作用，就是会引发肝癌。
在许多年以后，山中伸弥在一次讲座中总结了其中的经验教训：其一，科学是不可预测的，假说终归是假说；其二，不要尝试在病人身上做新基因的治疗；其三，也许最重要的是，不要相信导师的假说。
Thomas 老师的假说变得不成立了。但山中伸弥想知道为什么会产生这种意外情况，因此在研究所剩下的时间里便开始埋头于癌症的研究。
最终，他发现了名为 NAT1 （Novel APOBEC1 Target 1） 的新基因。通过调查NAT1的功能，发现其确实可能与癌症有关。但更重要的发现是，NAT1 在名为ES细胞 （Embryonic Stem Cell，胚胎干细胞） 的万能细胞中发挥着非常重要的作用。
山中伸弥和Thomas老师
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博士后生涯结束了，山中伸弥山中伸弥回到了自己的祖国。在刚回大阪的头几年，山中伸弥由于刚起步，只能得到少量的研究资助，将近四十岁的人还不得不自己一个人养几百只小鼠，日子过得非常艰苦。几番波折，山中伸弥继续他的Nat1研究。而Nat1的研究论文提交给杂志后也一直被拒稿。再一次地与预测出现偏差：Nat1敲除后，纯合子小鼠在胚胎发育早期就死了，根本无法观察到成鼠是否得肿瘤。山中伸弥进一步研究发现，敲除Nat1的胚胎干细胞在体外根本不能像正常干细胞一样分化。
于是，山中伸弥研究领域转向当时还比较冷门的 胚胎干细胞领域。
这时候，有两件事发生了。第一是，James Thomson（中盛溯源俞君英博士的导师，2007年几乎与山中伸弥同时宣布做出了人的iPSC） 在1998年建立了胚胎干细胞系：这些干细胞在体外可以分化成不同胚层的细胞，比如肠上皮细胞，软骨细胞，神经上皮细胞等。这给了山中伸弥巨大的鼓舞，他开始更加坚信胚胎干细胞研究是有意义的，将来必然有一天会用于临床。第二是，奈良先端科学技术研究生院（NAIST）邀请他当副教授，并建立一个做基因敲除小鼠的实验室。
不管怎么说，山中伸弥终于拥有了自己独立的实验室，可以招助手。但是面临着新的问题，招不到研究生，因为学生一般选择成熟的名气大的实验室，而不选择刚起步的实验室。为了忽悠学生到他实验室，山中伸弥对外宣称自己有一个伟大的计划，终极目标是研究从分化的成体细胞变回多能干细胞。
这在当时是非主流的。科学界主要研究怎么把胚胎干细胞分化成不同的终末细胞，用于替代治疗。山中伸弥反其道而行，研究怎么从分化的细胞逆转成多能干细胞（主要是正面研究也拼不过大牛，不妨换条路试试）。
当时科学界主流是研究怎么把胚胎多能干细胞分化成各种不同组织的细胞，以期用这些分化的功能细胞取代受损的或者有疾病的组织细胞。山中伸弥认为自己的实验室没有实力跟这些大牛竞争，那不如反其道而行之，研究怎么从分化的细胞逆转为多能干细胞。
主流观点认为，哺乳动物胚胎发育过程中细胞分化是单向的，就像时间一样是不可逆的。而这个是有漏洞的，比如植物的组织有可逆性，已经分化的根茎可以生成新的植株。再比如，英国的John Gurdon爵士通过蛙核移植证实了终末细胞也具有多能性。再比如，克隆羊多利的出现。
在山中伸弥的计划里：第一步是找到尽可能多的干性维持因子（类似于Nat1）。他大胆推测，如果过表达这些干性维持因子也许可以让终末分化的细胞变回多能干细胞。一旦成功，将是划世纪的成功！具有胚胎干细胞的多能性，又绕开了伦理，并且还是自体细胞，移植可以避免排斥。
在这个伟大计划的感召下，山中伸弥果然“忽悠”了三个学生加入他实验室。很快地，他们鉴定出一系列的在胚胎干细胞特异表达的基因。其中一个基因就是Fbx15。山中伸弥的学生Yoshimi Tokuzawa非常勤奋，一次次的验证山中伸弥的想法，一次次验证失败。虽然发现Fbx15不是维持胚胎干细胞的干性因子，但是Fbx15敲除鼠却提供了一个很好的筛选诱导干细胞的系统！
山穷水复疑无路，柳暗花明又一村。
筛选iPS的系统
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2004年，山中伸弥在名气更大的京都大学找到新的职位。除了Fbx15敲除鼠的筛选系统，山中伸弥还积累了他鉴定的加上文献报道的24个维持因子，终于要大显身手了。
然而，他没有马上让学生去实现他逆转胚胎干细胞分化的理想，相反，山中伸弥是个善良的人，先给了学生一些比较保险的课题做，这样万一他的假说是错的，也不至于耽搁学生的前途。这就是山中伸弥，首先为学生前途考虑，真是个好导师！
氓之蚩蚩的高桥和利
机缘巧合，山中伸弥招到一位叫做高桥和利（Kazutoshi Takahashi）的学生兼助手，憨态可掬，是个老实人（如上图）。最关键的是，他已经发表了一篇关于干细胞致癌性的Nature文章。有这样一篇Nature文章保底，可以高枕无忧。即便接下来的几年一无所获，也不至于耽搁学生的前途。山中伸弥决意让他来承担最大胆的课题——终末成体细胞的逆分化。
即便有很好的筛选系统，这个课题也非常冒险，难度相当大。虽然已经有人通过核移植技术实现了成体细胞核命运的逆转，但要实现细胞核的逆转还需要卵细胞质帮助它重编程，而卵细胞质中的蛋白不计其数。即便细胞可以重新编程，那也应该是很多蛋白共同参与的。山中伸弥当年在手上的仅仅是24个因子。也许有另外几百几千种因子被遗漏，缺少其中一种都无法实现重编程，简直异想天开。
高桥和利可不管这些，他给成纤维细胞挨个感染过表达这些因子的病毒，依然没有什么好的结果。然而山中伸弥是个很好的老师，他故作镇定对高桥和利说：你看，这说明我们的筛选系统很好啊，没有出现任何假阳性。
经历无数次崩溃，有那么一瞬间连山中伸弥自己都决定要放弃了。在即将崩溃的边缘，高桥和利大胆提出，说打算把24个病毒混合起来同时感染细胞，然后用减法逐一筛选。山中伸弥觉得这是很愚蠢的想法，也懒得阻止：没人这么干过啊，同学。不过死马当作活马医，你不嫌累的话就去试吧。
功夫不负有心人，几天后奇迹竟然发生了。培养板上竟然出现了十几个诱导出来的“胚胎干细胞”！一个划时代的发现诞生了。
关键实验取得突破以后，其后的事情就简单了。高桥和利的任务就是，每次去掉一个病毒，把剩下的23个病毒混合感染成体细胞，鉴别出哪一些因子是诱导干细胞所必需的。最后他鉴定出了四个明星因子：Oct3/4, Sox2, c-Myc,和 Klf4。这四个因子在成纤维细胞中过表达，就足以把它逆转为多能干细胞！
然后，他们通过一系列的指标，比如基因表达谱，分化潜能等，发现这些细胞在相当大的程度上与胚胎干细胞相似。
2006年，山中伸弥报道了小鼠诱导干细胞，引起科学界轰动。这篇文章只有两个作者，就是第一作者“老实人”高桥和利与通讯作者山中伸弥。
2007年，山中伸弥在人的细胞中同样实现了细胞命运的逆转，就在同一天，James Thomson实验室也报道了自己的研究成果。独立重复是对科学成果最权威的认可，至此，新的时代自此开启。
iPS技术的发现意义非凡。第一，从此之后，人们认识到细胞的命运可以逆转，甚至可以实现不同组织间的转分化（Transdifferentiation）。其次，iPS细胞成功绕过了胚胎干细胞的伦理困境，科学家可以轻易获得iPS细胞，开展多能干细胞的研究。其三，当时看来，iPS细胞比胚胎干细胞更胜一筹：1）相当于自体移植，免疫排异自然大大减少；2）若获取病人体细胞制备成iPS细胞，可以实现体外模拟疾病的发生；3）疾病特异的iPS细胞，还可以用于筛选药物，或者毒理性测。
iPS细胞的潜在用途
但是这仅仅是新的开始，生命科学如此复杂和不可预测，要把这些愿景变成现实，让iPS技术真正造福人类，一切都需要时间来告诉我们答案。但伟大的时代已经开启！
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2017年，山中伸弥教授在人工诱导多功能干细胞（iPS Cells）发现十周年之际发表演说中提到，接下来的十年将是决定成败的关键十年。目前在日本大力支持发展的iPS细胞相关再生医疗领域，包括大型制药企业在内的至少8家公司共计12种类疗法正在紧张研发中。其中最快的一个疗法有望在2020年即可上市。
日本各个大学和研究所在iPS细胞领域的也如火如荼的进行了临床研究。与国内一拥而上的科研状况不同，日本研究机构有着不同的分工，各个研究机构有着自己的沉淀。
iPS细胞相关再生医疗临床试验汇总 （来自《朝日新闻》）
iPS技术除了在干细胞领域如鱼得水，在免疫细胞领域也不遑多让。就在几天前，美国FDA已经批准首个iPSC来源的CAR-T细胞疗法的IND申请，用于治疗复发/难治性B细胞恶性肿瘤。iPSC来源的细胞疗法正在成为热潮。
在最艰苦的岁月里，怀抱希望，相信总有一天，你会笑着跟人诉说你身上的每一道伤痕。
参考资料：
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