在威斯康辛州麦迪逊的新创企业细胞动力学公司（Cellular Dynamics）里，詹姆斯•汤姆生（James Thomson）手中的小塑料瓶精心培育着超过15亿的心脏细胞。它们由一种新型干细胞分化而出，公司创始人汤姆生希望，它们将改善人类疾病的模型，并改变药物开发与测试的方式。

　　1998年，威斯康辛大学莫里奇研究院再生生物学主任汤姆生首先将人类胚胎干细胞分离。分离出这些能在其他类型细胞中发育的干细胞是生物界的一个里程碑——但颇具争论的是，这个过程会破坏人类胚胎。10年后，汤姆生和威斯康辛的博士后于君英再创辉煌：他们开发出从成年细胞制造干细胞的方法，只需添加仅在胚胎中活跃的4条基因。（几乎同时，日本研究员山中伸弥发表了相似的方法。）他们称其为诱导多能干细胞（iPS细胞），并定义了胚胎干细胞的两个特征：它们可以多次自我再生，以及它们可以发育成人体内的任何细胞。由于不必使用人的胚胎，iPS细胞解决了困扰研究者们很久的两大难题：政治抗议和原料缺乏。

　　一般来说，iPS细胞和干细胞令人兴奋之处在于，它们有可能替代受损或患病组织。但汤姆生则认为，它们最重要的贡献将是提供给人类发展与疾病前所未有的窗口。科学家可以从患有不同疾病的成年人细胞中创建干细胞，比如糖尿病，然后引导其分化成被疾病破坏的细胞类型。这可以使得研究人员们观察疾病的进展，并跟踪患病的分子过程。

　　短期内，iPS细胞可能会引发药物毒性测试的革命。汤姆生表示，该细胞是“第一个人体组织的不受限资源。”他创建了细胞动力学公司，旨在将干细胞投入实际应用。该公司向制药业巨头出售从iPS细胞分化出的心脏肌肉细胞，比如，罗氏公司就使用这些细胞封装实验性药物，以防止有害副作用。汤姆生希望，这些细胞可以在制药初始阶段帮助发现一些问题，而从节省研究与测试阶段的数十亿成本。比如，因为iPS分化的心脏细胞可以在培养皿中跳动，科学家可以观测出药物对心跳频率的影响。科学家还能运用这些细胞研究分子水平的心脏功能。该公司也在开发其他类型的细胞，包括脑细胞和肝细胞。后者引起了制药研究者的巨大兴趣，因为药物毒性经常在肝中显现。细胞动力学公司副总裁兼首席商务官克里斯•帕克（Chris Parker）表示，“在投入人体使用前能拥有一个测试模型，价值难以估量。”

　　通过从具有不同种族背景、不同遗传特症，以及那些对特定药物作用迟缓的人们中产生iPS细胞，科学家还可以更好地了解化合物如何作用于不同的人。汤姆生和同事们已经开发出从肌肉萎缩性侧面硬化症、唐氏综合症、脊髓性肌肉萎缩症，以及其他一些病症患者产生的iPS细胞。尽管目前还不清楚这些细胞对特定疾病的反应，但早期的研究已经略见光明。如果它成功了，研究者希望使用iPS细胞研究其他病症，并开发相应的治疗药物。罗氏公司早期毒理安全与测试主任、细胞动力学公司合作者凯勒•克勒杰（Kyle Kolaja）说，“这将从根本上改变药物开发的方式。”

　　最近这十年，汤姆生遇到过很多困难。尽管他的胚胎干细胞研究有所突破，但也带来了媒体关注与极大的争论，而他变得有些消极。但随着iPS细胞与细胞动力学公司的兴起，汤普生又出现在聚光灯前。“我认为，胚胎干细胞带来了iPS细胞的出现，”他说道。“这些细胞将以我们根本无法想象的新方式被使用。”