iPS人工誘導(dǎo)多能干細(xì)胞綜述.doc

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1、人工誘導(dǎo)多能干細(xì)胞的發(fā)展和面臨的主要問題航天航空學(xué)院航03班徐越學(xué)號_2010011566誘導(dǎo)性多功能干細(xì)胞（iPSC）,是通過導(dǎo)入特定基因或基因產(chǎn)物，將體細(xì)胞人工誘導(dǎo)成為類似于胚胎干細(xì)胞（ESC）的、具有多向分化能力的、可以持續(xù)分離生長的多功能干細(xì)胞。這項(xiàng)技術(shù)由口木京都大學(xué)山屮伸彌教授在2006年首先提出⑴，因其樂觀的應(yīng)用價(jià)值而引起了科學(xué)界的廣泛關(guān)注并迅速發(fā)展。這篇文章將就iPS細(xì)胞的基本技術(shù)、發(fā)展及面臨的問題等方面做一些綜述。一、歷史背景上世紀(jì)八十年代小鼠ESC被成功分離和細(xì)胞體內(nèi)重編稈概念的建立，使再生醫(yī)學(xué)得以建立和發(fā)

2、展。由于胚胎干細(xì)胞冇多向分化能力，可以行效修復(fù)退化的或是受損的組織，治療一些疑難雜癥。但是，基于胚胎干細(xì)胞的臨床治療面臨著兩個問題：1）植入異體胚胎干細(xì)胞可能導(dǎo)致機(jī)體的排異反應(yīng)；2）每一個用于治療的胚胎都有潛在發(fā)育成個體的能力，涉及到倫理問題。iPS細(xì)胞的出現(xiàn)有希望使這兩個問題得以解決。二、技術(shù)概述人丁誘導(dǎo)多能干細(xì)胞的大致過程是：1）取自體體細(xì)胞進(jìn)行體外培養(yǎng)；2）利用“載體”等方法將特定基因或基因產(chǎn)物轉(zhuǎn)入體細(xì)胞；3）用與ES細(xì)胞相似的條件進(jìn)行體外培養(yǎng)；4）利用多能細(xì)胞標(biāo)記等條件篩選出iPS細(xì)胞；5）生成嵌合體或誘導(dǎo)培養(yǎng)成組織

3、并進(jìn)一步應(yīng)用。1、細(xì)胞來源iPS細(xì)胞的來源全部取白體細(xì)胞。2006年這一概念第一次被提出時(shí)，山屮伸彌使用的是小鼠表皮成纖維細(xì)胞和尾尖成纖維細(xì)胞。2（X）7年，成人皮膚成纖維細(xì)胞也被成功誘導(dǎo)成iPS細(xì)胞。⑵后來的研究中，以成纖維細(xì)胞為細(xì)胞源最為常見。2008年，從成年小鼠的肝臟和胃細(xì)胞誘導(dǎo)iPS細(xì)胞也獲得了成功。⑸在小鼠屮，最常用的是表皮成纖維細(xì)胞和尾尖成纖維細(xì)胞，也有神經(jīng)細(xì)胞、肌肉細(xì)胞、間充質(zhì)干細(xì)胞等，2009年成熟的B細(xì)胞和T細(xì)胞也獲得成功。人類屮新生兒的包皮、口腔黏膜、成人真皮最為常用，角質(zhì)細(xì)胞、間充質(zhì)細(xì)胞、臍帶血細(xì)胞等

4、也有應(yīng)用。有學(xué)者證明任意的體細(xì)胞部有被誘導(dǎo)成iPS細(xì)胞的能力，與細(xì)胞種類及人的年齡、性別等沒有關(guān)系。但是，iPS細(xì)胞的誘導(dǎo)產(chǎn)出率和培養(yǎng)方式與細(xì)胞種類是有關(guān)的。后來，iPS技術(shù)在其他如大鼠、狗、兔子等物種屮也獲得了成功，有人因而提出了iPS可以保護(hù)瀕危物種的說法。2、細(xì)胞因了傳統(tǒng)的iPS技術(shù)要在目標(biāo)細(xì)胞屮導(dǎo)入四個細(xì)胞因了：Oct3/4,Sox2,Klf4,c-Myc（即OSKM）o山屮伸彌首先篩選出24個與維持ES細(xì)胞干性有緊密聯(lián)系的細(xì)胞因了，將它們?nèi)哭D(zhuǎn)入體細(xì)胞并誘導(dǎo)出iPS細(xì)胞，然后進(jìn)一步減少轉(zhuǎn)入因了的個數(shù)，最終確定了必須

5、將以上四個因子同時(shí)轉(zhuǎn)入才能成功。但是，考慮到臨床應(yīng)用前景，四個細(xì)胞因子之一的c-Myc作為一個癌癥因子，因成瘤性很強(qiáng)而并不友好o2（）08年，山屮伸彌團(tuán)隊(duì)通過改進(jìn)細(xì)胞培養(yǎng)條件，在貝轉(zhuǎn)入Oct3/4,Sox2,Klf4三個因了的情況下，也得到了iPS細(xì)胞,且獲得iPS細(xì)胞在所有細(xì)胞屮的比例大大提高，質(zhì)量也優(yōu)于轉(zhuǎn)入四個因了的情況。⑺兩種ips細(xì)胞植入小鼠體內(nèi)后，有c-Myc的小根有6%死于癌癥，而沒有c-Myc的小鼠無一死亡。這一方法的唯一問題是c-Myc會使iPS產(chǎn)量大幅提高，該基因的缺失使原木就存在產(chǎn)最不足問題的iPS細(xì)胞更

6、難以投入臨床應(yīng)用。然而，這一問題在今年年初受到了屮國一個團(tuán)隊(duì)的質(zhì)疑。他們觀察到在敲除了c-Myc麻iPS細(xì)胞的產(chǎn)量反而提高了。該團(tuán)隊(duì)分析認(rèn)為表觀遺傳改變要積累到一定稈度才能順利推動基因重編程，Z前所認(rèn)為的c-Myc的缺失導(dǎo)致細(xì)胞產(chǎn)最低是因?yàn)榧?xì)胞增殖緩慢，而體細(xì)胞一味地增殖會影響表觀遺傳的改變，反而不利于iPS細(xì)胞的生成。因此，對早期體細(xì)胞增殖的抑制，可能更利于iPS細(xì)胞的產(chǎn)出。［⑷當(dāng)然細(xì)胞培養(yǎng)環(huán)境也有影響，有報(bào)道稱高糖低氧環(huán)境更有利于iPS細(xì)胞的產(chǎn)生。冏⑼2011年，美國有學(xué)者提出了用miRNA的方法誘導(dǎo)iPS細(xì)胞，他們分別

7、對小鼠和人進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，將mir302/367轉(zhuǎn)入體細(xì)胞，miRNA可以激活Oct4和Sox2而無須加入任何的轉(zhuǎn)錄因了，同樣可以獲得iPS細(xì)胞，其多能性標(biāo)記的表達(dá)和畸胎瘤的形成等性能都與OSKM獲得的iPS細(xì)胞類似，對于小鼠還制成了嵌合體并植入生殖系統(tǒng)」川另外他們發(fā)現(xiàn)同時(shí)加入丙戌酸鈉抑制Hdac2通路，可以更進(jìn)一步提高iPS細(xì)胞產(chǎn)量。2013年2月，又有徳國學(xué)者提出只要抑制CD47膜蛋白，而無需其它任何基因或基因產(chǎn)物同樣可以得到iPS細(xì)胞。［⑷原因是CD47的下調(diào)會導(dǎo)致c-Myc表達(dá)上升同時(shí)調(diào)控其它與干細(xì)胞有關(guān)的轉(zhuǎn)錄因了，從而

8、得到iPS細(xì)胞。但該文章屮并未提到c-Myc作為癌癥基因，其表達(dá)量的上調(diào)會對機(jī)體造成的影響。另外，近年來也有許多學(xué)者找到了一些其它細(xì)胞因子來代替OSKM,也有提出用激活wnt通路的方法作為代替的。可見獲得iPS細(xì)胞的方法也不是唯一的。但總體來說，為獲得iPS細(xì)胞，各重編稈因了的平衡表達(dá)對i