9月3日,《自然》杂志在日本干细胞生物学家笹井芳树自杀辞世近一个月时发表讣文,纪念这位干细胞领域的先驱。本文作者阿图罗·阿尔瓦雷茨-比拉(Arturo Alvarez-Buylla),加州大学旧金山分校的神经外科教授,他曾在2008年至2014年与井芳树有过合作。他称井为解密胚胎信号的干细胞生物学家。

  一个受精卵――单细胞是如何生成无数的特化细胞,再组装成三维组织和功能器官的?这一基础性的谜题让一代又一代的胚胎学家为之着迷。利用创造性的培养条件,以及对于支配组织发育的一些生物信号作用的无人能及的洞见,笹井芳树找到了在实验室中模拟这些神秘过程的一些方法。他留给我们的遗产是一系列卓越非凡的研究发现,这些发现拓展了干细胞研究和组织再生领域。
  笹井芳树曾是一位快乐的科学家,给我留下了深刻印象。他说话很温柔,当他述说日本的传统或是透露他惊人的研究发现时,脸上带着一种独特的微笑。我第一次感受到他的骄傲和激情,是2008年在日本六甲山上一次长时间的漫步中。当时,我们一起观赏了神户和这座填海开垦岛屿的壮丽景色,他所属的日本理化学研究所(RIKEN)发育生物学中心(CDB)就在这座岛上。这番景色让他的脸上露出了独特的微笑。他在教给我忍者行走艺术时,详述了当地有千年历史的日本清酒制造方法,剖析了日本的沐浴礼仪,还解释了他的一些不可思议的科学发现。
  笹井芳树是一位擅长破解细胞借以了解其在发育胚胎中所处位置密码的大师。他在源自早期胚胎的胚胎干细胞培养物上测试这种密码,并引导这些非特化的细胞变成特异类型的神经元。通过改变形态发生素(morphogens)的浓度(形态发生素是引导组织形态发生的分子),他生成了存在于前脑不同区域的神经细胞。笹井芳树的实验室研发出了第一组生成抑制性中间神经元的简单方法,为大脑修复带来了希望。他还发现了一组生成大脑下丘脑神经元和垂体细胞的简单信号,这些信号对于多种身体功能都非常重要。
  笹井芳树引导小鼠和人类的胚胎干细胞变成皮层神经元,在人类大脑的进化过程中这类细胞会显著扩增。值得注意的是,他的由胚胎干细胞衍生的皮层细胞组装成了漂浮的三维类器官,与生成大脑皮层的胚胎器官相似。通过小心地加入一些生长因子,他诱导类器官形成了大脑皮层的前部或后部。这些进展为了解健康和异常的人类大脑发育提供了强大的工具。他所开创的这些方法有一天或许能够用于生成一些替代细胞,用来治疗当前无法治愈的疾病。
  笹井芳树利用延时摄像显示了人类和小鼠胚胎干细胞转变为眼睛的前体――视泡的过程,这让干细胞界大为吃惊。他证明了视泡可继续发育成视杯以及视网膜中所有主要的细胞类型。笹井芳树的实验室推断出了如何从自主的细胞集合最终形成眼睛的一些基本原理,并认识了在发育动物中难于监测和操控的一个过程。当我在二月访问他的实验室时,笹井芳树与我分享了他近期的一些研究工作,指出了这些视杯获得极性的一些机制,个体细胞在极性中根据其在更大结构中的位置而产生不同的特性,这种特性对于神经连接和视觉都至关重要。
  笹井芳树的研究工作衍生出了皮质、视觉和脑垂体组织,证实了从孤立的人类胚胎干细胞中能够生成一些复杂、高度组织化的结构。这项工作为了解组织和器官形成,建立疾病模型以及推动再生医学开拓了新天地。他认为还能进一步推动这项研究,想出一些在体外再生出相互联系的多个大脑结构的方法。
  笹井芳树分别于1986年和1993年从京都大学获得硕士和博士学位,他在京都大学神经科学家中西重忠(Shigetada Nakanishi)的实验室受训成为一名分子生物学家。之后,他来到加州大学洛杉矶分校,与胚胎学家爱德华·德·罗伯提斯(Edward De Robertis)合作发现了腱蛋白,这是在神经系统形成过程中一种关键的早期诱导物。1996年,笹井芳树回到京都大学,开始了他在培养皿中模拟胚胎发育的非凡研究工作。2000年,他转入日本理化学研究所。
  笹井芳树为自己在祖国所做的工作感到自豪,他享受并将自身奉献于科学、他的家庭和生活。鉴于此,当我在8月5日得知我这位尊敬的同事和亲爱的朋友结束了自己的生命时,我感到非常震惊。很明显,今年一月小保方晴子(Haruko Obokata)实验室发布的两篇关于刺激触发多能性获得(stimulus-triggered acquisition of pluripotency,STAP)技术的《自然》论文,所引发的长达数月的争论以及媒体的强烈关注,给他的精神状态造成了非常沉重的打击。世界各地的实验室都无法复制出这些研究结果,在发现这项研究存在一些严重问题后,这些论文于7月被撤回。尽管这项工作不是笹井芳树实验室的直接产物,笹井芳树却是两篇论文的共同作者。今年6月,他在写给我的一封信中表达了他对日本正在恶化的STAP研究形势的深切忧虑。
  笹井芳树的职业生涯提供了大量重要的见解,这些见解使他流露出独特的微笑,我们会深切怀念这些独特的微笑。我希望他已实现和未实现的一些想法将启发下一代的科学家们追随他坚实的研究遗产继续前进。科学界失去了这位具有远见卓识的思想家,是一个真正的悲剧。

资料来源Nature

责任编辑 彦 隐