誘導(dǎo)性多潛能干細(xì)胞

1、LOGO誘導(dǎo)性多潛能干細(xì)胞（誘導(dǎo)性多潛能干細(xì)胞（iPS細(xì)胞）細(xì)胞） 馬怡2012年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)獲得者年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)獲得者Shinya Yamanaka（山中伸彌）（山中伸彌）1962年出生于日本大阪府，日本醫(yī)學(xué)家，畢業(yè)于大阪市立大學(xué)?，F(xiàn)任京都大學(xué)IPS細(xì)胞研究所所長(zhǎng)。約翰約翰格登格登出生于1933年，任職于英國(guó)劍橋格登研究所。他于1962年通過實(shí)驗(yàn)把蝌蚪的分化細(xì)胞的細(xì)胞核移植進(jìn)入卵母細(xì)胞質(zhì)中，并培育出成體青蛙。這一實(shí)驗(yàn)首次證實(shí)分化了的細(xì)胞基因組是可以逆轉(zhuǎn)變化的，具有劃時(shí)代的意義。山中伸彌：從骨科醫(yī)生到諾獎(jiǎng)獲得者山中伸彌：從骨科醫(yī)生到諾獎(jiǎng)獲得者1. 骨科醫(yī)生到博士階段2.博士后階

2、段ApoBEC13. 大阪的毛毛蟲階段Nat-14. 奈良的成蛹階段Fbx155. 京都大學(xué)的化蛹成蝶階段iPSShinya Yamanakas journey to iPS discoveryShinya Yamanakas journey to iPS discovery成纖維細(xì)胞成纖維細(xì)胞病毒感染病毒感染表達(dá)因子表達(dá)因子G418篩選篩選重編程重編程iPS細(xì)胞克隆細(xì)胞克隆neoFbx15啟動(dòng)子啟動(dòng)子G418藥物敏感藥物敏感neoG418藥物耐受藥物耐受Fbx15啟動(dòng)子啟動(dòng)子Shinya Yamanakas journey to iPS discovery逆分化成體細(xì)胞逆分化成體細(xì)胞 除了除

3、了Fbx15敲除鼠的篩選系統(tǒng)，敲除鼠的篩選系統(tǒng)，Shinya手上還積累了他鑒手上還積累了他鑒定的加上文獻(xiàn)報(bào)道的定的加上文獻(xiàn)報(bào)道的24個(gè)候選維持因子。個(gè)候選維持因子。 Shinya的一個(gè)學(xué)生的一個(gè)學(xué)生Kazutoshi給成纖維細(xì)胞一一感染過表給成纖維細(xì)胞一一感染過表達(dá)這些因子的病毒，沒有篩選到任何抗達(dá)這些因子的病毒，沒有篩選到任何抗G418的細(xì)胞。的細(xì)胞。 在試了一遍無果后，在試了一遍無果后，Kazutoshi大膽提出想把大膽提出想把24個(gè)病毒混個(gè)病毒混合起來同時(shí)感染細(xì)胞。幾天后，培養(yǎng)板上稀稀疏疏出現(xiàn)了十幾合起來同時(shí)感染細(xì)胞。幾天后，培養(yǎng)板上稀稀疏疏出現(xiàn)了十幾個(gè)抗個(gè)抗G418的細(xì)胞克隆。的細(xì)胞克

4、隆。 此后，此后，Kazutoshi每次去掉一個(gè)病毒，把剩下的每次去掉一個(gè)病毒，把剩下的23個(gè)病毒個(gè)病毒混合感染成體細(xì)胞，看能長(zhǎng)多少克隆，以此來鑒別哪一些因子混合感染成體細(xì)胞，看能長(zhǎng)多少克隆，以此來鑒別哪一些因子是誘導(dǎo)干細(xì)胞所必需的。最后他鑒定出了是誘導(dǎo)干細(xì)胞所必需的。最后他鑒定出了4個(gè)明星因子：個(gè)明星因子：Oct4、Sox2、Klf4和和c-Myc。這。這4個(gè)因子在成纖維細(xì)胞中過表達(dá)就足個(gè)因子在成纖維細(xì)胞中過表達(dá)就足以把后者逆轉(zhuǎn)為多能干細(xì)胞。以把后者逆轉(zhuǎn)為多能干細(xì)胞。4個(gè)個(gè)明星因子明星因子Shinya Yamanakas journey to iPS discoveryOct 4Sox 2K

5、lf 4c-MycOct4基因是參與調(diào)控胚胎干基因是參與調(diào)控胚胎干細(xì)胞自我更新、維持其全能細(xì)胞自我更新、維持其全能型、細(xì)胞增殖最重要的轉(zhuǎn)錄型、細(xì)胞增殖最重要的轉(zhuǎn)錄因子之一。人因子之一。人Oct4基因位于基因位于6號(hào)染色體上，有號(hào)染色體上，有11種亞型，種亞型，翻譯成翻譯成7種蛋白質(zhì)。種蛋白質(zhì)。Sox2基因是基因是SRY超家族相關(guān)超家族相關(guān)的轉(zhuǎn)錄因子的轉(zhuǎn)錄因子Sox家族成員，位家族成員，位于于3號(hào)染色體上，為單外顯子號(hào)染色體上，為單外顯子結(jié)構(gòu)，隨機(jī)分散于整個(gè)基因結(jié)構(gòu)，隨機(jī)分散于整個(gè)基因組中，不形成基因簇，是細(xì)組中，不形成基因簇，是細(xì)胞重編程重要基因之一。胞重編程重要基因之一。Klf4位于人類位于

6、人類4號(hào)染色體上，號(hào)染色體上，具有具有5個(gè)外顯子，參與調(diào)控細(xì)個(gè)外顯子，參與調(diào)控細(xì)胞的增殖、分化。與胞的增殖、分化。與Oct4、Sox2和和c-Myc共同調(diào)控干細(xì)共同調(diào)控干細(xì)胞自我更新和維持其全能性。胞自我更新和維持其全能性。c-Myc基因是細(xì)胞癌基因的基因是細(xì)胞癌基因的重要成員，參與細(xì)胞增殖、重要成員，參與細(xì)胞增殖、分化調(diào)節(jié)過程，調(diào)節(jié)造血干分化調(diào)節(jié)過程，調(diào)節(jié)造血干細(xì)胞的自我更新和分化。細(xì)胞的自我更新和分化。iPS細(xì)胞的重大意義細(xì)胞的重大意義 1.更新人們觀念更新人們觀念 2.iPS繞過胚胎干細(xì)胞的倫理困境繞過胚胎干細(xì)胞的倫理困境 3.iPS有許多胚胎干細(xì)胞所沒有的優(yōu)勢(shì)有許多胚胎干細(xì)胞所沒有的優(yōu)

7、勢(shì)一直以來，人體干細(xì)胞都被認(rèn)為是單向地從不成熟細(xì)胞發(fā)展為專門的成一直以來，人體干細(xì)胞都被認(rèn)為是單向地從不成熟細(xì)胞發(fā)展為專門的成熟細(xì)胞，生長(zhǎng)過程不可逆轉(zhuǎn)。然而，格登和山中伸彌教授發(fā)現(xiàn)，成熟的熟細(xì)胞，生長(zhǎng)過程不可逆轉(zhuǎn)。然而，格登和山中伸彌教授發(fā)現(xiàn)，成熟的、專門的細(xì)胞可以重新編程，成為未成熟的細(xì)胞，并進(jìn)而發(fā)育成人體的、專門的細(xì)胞可以重新編程，成為未成熟的細(xì)胞，并進(jìn)而發(fā)育成人體的所有組織。教科書因之改寫，新的研究領(lǐng)域被建立起來。所有組織。教科書因之改寫，新的研究領(lǐng)域被建立起來。（1）將來自于病人本身的）將來自于病人本身的iPS細(xì)胞體外操作后植入病人體內(nèi)，將大大減細(xì)胞體外操作后植入病人體內(nèi)，將大大減少免

8、疫反應(yīng)少免疫反應(yīng)（2）在培養(yǎng)皿里某種程度上模擬疾病的發(fā)生）在培養(yǎng)皿里某種程度上模擬疾病的發(fā)生（3）疾病特異的）疾病特異的iPS細(xì)胞在體外擴(kuò)增和分化后，用于篩選治療該疾病的細(xì)胞在體外擴(kuò)增和分化后，用于篩選治療該疾病的藥物或?qū)λ幬镞M(jìn)行毒性檢測(cè)藥物或?qū)λ幬镞M(jìn)行毒性檢測(cè)許多實(shí)驗(yàn)室都可以重復(fù)這個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)得到許多實(shí)驗(yàn)室都可以重復(fù)這個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)得到iPS細(xì)胞，開展多能干細(xì)胞細(xì)胞，開展多能干細(xì)胞的研究。的研究。iPS細(xì)胞誘導(dǎo)率一般在0.01%0.2%范圍內(nèi)。低誘導(dǎo)效率嚴(yán)重阻礙了iPS細(xì)胞的研究進(jìn)展和臨床應(yīng)用。iPS細(xì)胞在細(xì)胞形態(tài)、增殖、表面標(biāo)記、基因表達(dá)等方面均與ES細(xì)胞極為相似，但二者全基因圖譜中ES細(xì)胞某些基因活性高于iPS細(xì)胞。在驗(yàn)證iPS細(xì)胞的多能性同時(shí)，iPS細(xì)胞表現(xiàn)出強(qiáng)致瘤性的特點(diǎn)。其致瘤性遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于ES細(xì)胞，只有打破這一瓶頸，才能將人類iPS細(xì)胞安全應(yīng)用到臨床治療中。誘導(dǎo)效率低誘導(dǎo)效率低胚胎樣干細(xì)胞？胚胎樣干細(xì)胞？或腫瘤細(xì)胞？或腫瘤細(xì)胞