誘導多能干細胞技術朱晨煜

誘導多能干細胞技術主要內(nèi)容多能干細胞獲得多能干細胞誘導多能干細胞代表專家研究方法發(fā)展歷程優(yōu)點及其應用中國在誘導多能干細胞方面的研究展望多能干細胞（PS）具有分化出多種細胞組織的潛能，但失去了發(fā)育成完整個體的能力，發(fā)育潛能受到一定的限制。獲得多能干細胞的方法從人類胚胎的囊胚期內(nèi)細胞群中直接分離多能干細胞從終止妊娠的胎兒組織中分離出多能性干細胞體細胞核轉移（SCNT）誘導多能干細胞技術誘導多能干細胞（iPScells）

通過基因轉染技術(genetransfection)將某些轉錄因子導入動物或人的體細胞,使體細胞直接重構成為胚胎干細胞（embryonicstemcell,ESC）細胞樣的多潛能細胞代表專家

山中伸彌是誘導多功能干細胞創(chuàng)始人之一。

2007年，他所在的研究團隊通過對小鼠的實驗，發(fā)現(xiàn)誘導人體表皮細胞使之具有胚胎干細胞活動特征的方法。此方法誘導出的干細胞可轉變?yōu)樾呐K和神經(jīng)細胞，為研究治療多種心血管絕癥提供了巨大助力。2012年10月：與英國發(fā)育生物學家約翰·格登（JohnGurdon）因在細胞核重新編程研究領域的杰出貢獻而獲得諾貝爾生理學或醫(yī)學獎。研究方法及簡單過程研究方法

通過導入與多能性有關的外源基因（Oct4,Sox2,Klf4和c-Myc）來激活體細胞中的多能性基因，從而使體細胞從分化狀態(tài)重編程為多能性干細胞。過程分離和培養(yǎng)宿主細胞；通過病毒介導或者其他的方式將若干多個多能性相關的基因?qū)胨拗骷毎?；將病毒感染后的細胞種植于飼養(yǎng)層細胞上，并于ES細胞專用培養(yǎng)體系中培養(yǎng)，同時在培養(yǎng)中根據(jù)需要加入相應的小分子物質(zhì)以促進重編程；出現(xiàn)ES樣克隆后進行iPS干細胞的鑒定（細胞形態(tài)、表觀遺傳學、體外分化潛能等方面）。發(fā)展歷程2006年日本京都大學山中伸彌ShinyaYamanaka領導的實驗室在世界著名學術雜志《細胞》上率先報道了iPS的研究。他們把Oct3/4、Sox2、c-Myc和Klf4這4種轉錄因子引入小鼠胚胎或皮膚纖維母細胞，發(fā)現(xiàn)可誘導其發(fā)生轉化，產(chǎn)生的iPS細胞在形態(tài)、基因和蛋白表達、表觀遺傳修飾狀態(tài)、細胞倍增能力、類胚體和畸形瘤生成能力、分化能力等都與胚胎干細胞極為相似。2007年末，Thompson實驗室和山中伸彌實驗室?guī)缀跬瑫r報道，利用iPS技術同樣可以誘導人皮膚纖維母細胞成為幾乎與胚胎干細胞完全一樣的多能干細胞。所不同的是日本實驗室依然采用了用逆轉錄病毒引入Oct3/4、Sox2、c-Myc和Klf44種因子組合，而Thompson實驗室則采用了以慢病毒載體引入OCT4、SOX2加NANOG和LIN28這種因子組合。發(fā)展歷程發(fā)展歷程發(fā)展歷程

2008年，哈佛大學GeorgeDaley實驗室利用誘導細胞重新編程技術把采自10種不同遺傳病患者病人的皮膚細胞轉變?yōu)閕PS，這些細胞將會在建立疾病模型、藥物篩選等方面發(fā)揮重要作用。哈佛大學另一家實驗室則發(fā)現(xiàn)利用病毒將3種在細胞發(fā)育過程中起重要作用的轉錄因子引入小鼠胰腺外分泌細胞，可以直接使其轉變成與干細胞極為相似的細胞，并且可以分泌胰島素、有效降低血糖。這表明利用誘導重新編程技術可以直接獲得某一特定組織細胞，而不必先經(jīng)過誘導多能干細胞這一步。發(fā)展歷程

2009年，中國科學家于2008年11月利用iPS細胞培育出小鼠——“小小”利用iPS細胞能夠得到成活的具有繁殖能力的小鼠，從而在世界上第一次證明了iPS細胞與胚胎干細胞具有相似的多能性。科學家表示，這一研究成果表明iPS干細胞或許同胚胎干細胞一樣可以作為治療各種疾病的潛在來源。

中國科學院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院科學家們在干細胞領域取得重大研究成果，該院院長裴端卿實驗室研究發(fā)現(xiàn)，維生素C能夠?qū)⒃让恳蝗f至十萬個細胞，才能有一個細胞轉化為多能干細胞的低效率，提高到百分之十的高效率，這一重大發(fā)現(xiàn)已經(jīng)引起美國有關研究機構的高度關注。優(yōu)缺點及面臨困難優(yōu)點：與經(jīng)典的胚胎干細胞技術和體細胞核移植技術不同，iPS技術不使用胚胎細胞或卵細胞，因此沒有倫理學的問題。利用iPS技術可以用病人自己的體細胞制備專用的干細胞，所以不會有免疫排斥的問題。缺點：比如，添加4個“重新編程”基因或取代疾病細胞中有缺陷基因的方法都可能有導致癌癥的副作用。面臨困難

在誘導性多能干細胞能被考慮用于人類療法之前，研究人員需要發(fā)展出安全的方法來解決這些以及其他可能的問題。意義及應用iPS干細胞的出現(xiàn)，在干細胞研究領域、表觀遺傳學研究領域以及生物醫(yī)學研究領域都引起了強烈的反響，這不僅是因為它在基礎研究方面的重要性，更是因為它為人們帶來的光明的應用前景用于器官移植建立疾病模型，了解發(fā)病機理治療某些遺傳病如：患有鐮刀型貧血癥的小鼠皮膚成纖維細胞建立了IPSc，并將其移植到小鼠體內(nèi)，小鼠的癥狀得以緩解。用iPS干細胞復活“日本朱鹮”首先，利用病毒媒介將可以初始化細胞的四個基因，分別導入在冷凍箱中保存的日本朱鹮的成纖維細胞中，培育出iPS干細胞。再將iPS干細胞移植到人工繁殖得到的日本外的朱鹮的胚胎（反復分裂的受精卵）中。這樣，由日本朱鹮的iPS干細胞，與日本外朱鹮的受精卵混雜在一起，就產(chǎn)生了一個新個體（雜交朱鹮）。使雜交朱鹮之間相互交配，就可以使日本朱鹮的iPS干細胞產(chǎn)生生殖細胞相互交配并產(chǎn)生個體，也就可以使日本朱鹮復活了。展望

由于iPS細胞自身的安全性問題，到2012為止，iPS干細胞還無法應用于臨床治療，要得到安全實用的有臨床應用價值的治療型iPS干細胞，必須避免使用整合性病毒以及有致癌性的外源基因。根據(jù)iPS干細胞在短時間內(nèi)取得的一系列突破，可以預見，iPS干細胞必將解決人類面臨的各種疾患。但是還面臨許多急待突破瓶頸和需要深入研究的領域：研究iPS干細胞自我復制、增殖和分化等的調(diào)控機制及iPS干細胞體外定向誘導分化機制