在2010年的12月，一項普通的審查一篇科學論文的任務(wù)突然讓倫敦大學學院的眼科專家Robin Ali感到了異常的興奮?！拔依@著我的房間奔跑，揮舞著手稿，”他回憶說。這篇論文描述了一團胚胎干細胞如何生長為了一個圓形杯狀視網(wǎng)膜組織。在生長的胚胎中稱作視杯（optic cup）的結(jié)構(gòu)形成了眼的后部。但這次是在一個培養(yǎng)皿中，論文附帶的視頻顯示該結(jié)構(gòu)慢慢地萌芽和生長。對于20年來致力于視力修復工作的Ali而言，其意義是直接的?！拔液芮宄@是一個里程碑式的論文。他改變了這一領(lǐng)域，”Ali說。

他就是日本神戶理化學研究所進化生物學中心的干細胞生物學家Yoshiki Sasai。Sasai因其將神經(jīng)干細胞誘導生成精細結(jié)構(gòu)的巧妙才能讓許多研究者們留下了深刻印象。他曾經(jīng)培育出視杯、大腦皮層精細組織層和初級的生成激素的垂體。他現(xiàn)在正在培育小腦——協(xié)調(diào)運動和平衡的腦結(jié)構(gòu)。“這些論文是近年來最令人著迷的系列干細胞論文，”布魯塞爾自由大學干細胞科學家Luc Leyns說。

Sasai的工作不僅是組織工程學：他解決了數(shù)十年來困擾發(fā)育生物學家的一系列問題。胚胎增殖干細胞如何天衣無縫地自我組織成機體和腦的復雜結(jié)構(gòu)？組織形成是由細胞內(nèi)在的遺傳程序所驅(qū)動，還是通過來自鄰近組織的外部信號所形成？將直覺與患者試驗和錯誤相結(jié)合，Sasai發(fā)現(xiàn)這需要兩者之間的一個微妙平衡：他調(diào)整了提供細胞物理和化學信號的受控環(huán)境，但同時也確保了細胞能夠完全自由地“做自己的事情”，并自我組織形成組織。他有時將自己稱作日本的月老，知道將兩個陌生人召集到一起，將他們單獨留下。他說：“它們知道要做什么。它們以一種微妙的方式互動，如果外部信號太強，它就會覆蓋內(nèi)部的?！?/SPAN>

Sasai的工作能夠找到醫(yī)療用途。在三維空間中重演胚胎發(fā)育，結(jié)果生成了臨床有用的細胞例如光感受器，相比二維培養(yǎng)物更豐富更有效，將它們放置在反映人體的體系結(jié)構(gòu)中，Sasai和他的合作者們正在競相將實驗室培育的視網(wǎng)膜植入到小鼠、猴子和人體內(nèi)。Sasai認為二維培養(yǎng)物中成熟的干細胞有可能導致“新一代”的治療，但是他的方法將促成“下下一代”的治療。

自作主張

行為僵硬、態(tài)度拘謹，盡管如此Sasai還是在國際座談會后他的研究所舉辦的宴會上與一個雞尾酒調(diào)酒師一起上演了一場戲劇性的演出?！拔业牡诙莨ぷ魇蔷票?，”他說這話時臉上沒有一絲微笑。然而他在96孔培養(yǎng)板中混合的雞尾酒卻為他贏得了科學贊譽。

和他家的許多成員一樣，Sasai學習的是醫(yī)學。但是他很快就因缺乏對該領(lǐng)域，尤其是神經(jīng)疾病的基本理解而感到灰心喪氣?！安恢来竽X，醫(yī)生對于患者沒有什么幫助，治療都是表面的，”他回憶說?？雌饋頉]有比研究胚胎中大腦形成和褶皺更好的方式來了解大腦。Sasai 說“它是復雜的，復雜的系統(tǒng)通常是混亂的。但它卻是最有序的一個?！?/SPAN>Sasai希望了解這一復雜的系統(tǒng)是如何受到控制的。

一個眾所周知的難題是Spemann organizer，脊椎動物胚胎中誘導周圍細胞變成神經(jīng)組織的節(jié)點。自1924年發(fā)現(xiàn)它以來這一organizer如何作用一直是一個謎題。為了弄清它，Sasai接受了加州大學洛杉磯分校的博士后職位。Sasai處于一個艱難的開始，在去加州途中的一個飛機場，Sasai被搶走了他的錢和護照。但他的科學努力很快得到了回報?！八鼡Q了護照，并在一個月內(nèi)生成了給予我們著名基因chordin的克隆，”他的導師、發(fā)育生物學家Eddy De Robertis說。

Sasai和同事們發(fā)現(xiàn)chordin是由Spemann organizer釋放的一個關(guān)鍵發(fā)育信號。并沒有推動鄰近細胞成為神經(jīng)元，他們發(fā)現(xiàn)chordin阻斷了將它們轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌毎愋偷男盘?。這一工作幫助建立了神經(jīng)誘導的默認模型：其概念是沒有其他信號，胚胎細胞將按照內(nèi)部程序成為神經(jīng)細胞。

在上世紀90年代末，胚胎干細胞科學家們也在尋找這些信號。他們希望將干細胞轉(zhuǎn)變?yōu)槌墒旒毎愋?，尤其是神?jīng)元，這將有可能促成治療。Sasai說問題在于科學家們普遍“推動過猛，擾亂了系統(tǒng)?！?/SPAN>Sasai知道在胚胎中，從系統(tǒng)中減去信號最重要的，不要擾亂它?！拔覀冊噲D減少外部的信號，”他說。

Sasai建立了一個圍繞哲學的實驗系統(tǒng)。他拋棄了通常添加到生長胚胎干細胞中的血清，其包含有未確定特征的生長因子和其他信號分子。他還去除了物理信號，例如與培養(yǎng)皿塑料表面的接觸，使得胚胎干細胞自發(fā)形成稱作胚體的漂浮聚集物?！叭绻鼈冑N壁，它們就像囚犯，不能將它們的欲望付諸行動，”他說。在沒有這些支持系統(tǒng)的條件下維持細胞活性是一個挑戰(zhàn)，經(jīng)過五年的細致實驗后，Sasai發(fā)布，并在后來為他的無血清胚狀體培養(yǎng)物申請了專利。這種培養(yǎng)物是一種簡化的生命支持系統(tǒng)將成分恰到好處地混合確保了細胞生存（未完待續(xù)……）。