诱导性多功能干细胞

诱导性多功能干细胞（Induced pluripotent stem cells），为利用导入特定基因或是特定基因产物（蛋白质）等方式送入体细胞（如：皮肤细胞或是肝脏细胞）中，使该体细胞变成为具备如同胚胎干细胞（ES细胞）般，具有分化成各式细胞之多功能分化能力，在一定条件下，它可以分化成多种APSC多能细胞，并且可以持续增生分裂。而这项新的技术，在2006年首度由京都大学山中伸弥教授团队，将老鼠之纤维细胞制作而成。

简介

诱导性多功能干细胞（inducedpluripotentstemcells，iPScells），是利用病毒载体将四个转录因子（Oct4、Sox2、Klf4和c-Myc）的组合转入分化的体细胞中，使其重编程为类似胚胎干细胞的一种细胞类型。它是由一些多能遗传基因导入皮肤等受体细胞中制造而成，然后进一步进行体外诱导分化，得到理想的细胞模型。

研究历史

诱导多能干细胞最初是日本人山中伸弥（ShinyaYamanaka）于2006年利用病毒载体将四个转录因子的组合转入分化的体细胞中，使其重编程而得到的类似胚胎干细胞的一种细胞类型。随后世界各地不同科学家陆续发现其他方法同样也可以制造这种细胞。

2007年11月20日，美国威斯康星大学詹姆斯·汤姆森的研究小组在\u003c科学\u003e杂志发表体细胞转变成“诱导性多能干细胞”（iPS细胞）的成果，而京都大学教授山中申弥领导的研究小组也于同日在《细胞》杂志发表类似的研究结果。紧接着皮肤细胞转为干细胞后，美国马萨诸塞州怀德海特生物医学研究所的雅各布·汉纳的小组用来自患病小鼠尾巴的皮肤细胞产生了诱导性多能干细胞。

2008年4月，加利福尼亚州大学科学家报告称，他们将实验鼠皮肤细胞改造成iPS细胞，然后成功使其分化成心肌细胞、血管平滑肌细胞及造血细胞。

2009年2月，日本东京大学科学家宣布，成功利用人类皮肤细胞制成的iPS细胞培育出血小板，而且从技术上说用iPS细胞培育人类红细胞和免疫细胞都是可能的；紧接著，日本庆应义塾大学科学家又宣布，成功用实验鼠的iPS细胞培育出鼠角膜上皮细胞。

2009年3月伊始，iPS细胞研究便相继迎来两项重大突破。英国和加拿大科学家发现了不借助病毒、安全将普通皮肤细胞转化为iPS细胞的方法；美国科学家则在\u003c细胞\u003e杂志上宣布，他们可以将iPS细胞中因转化需要而植入的有害基因移除，且保证由此获得的神经元细胞的基本功能不受影响。

2009年7月，iPS细胞研究在临床应用道路上又迈出非常重要的一步。据英国《自然》杂志网站报道，中国科学家周琪和高绍荣等人利用iPS细胞克隆出活体实验鼠，首次证明iPS细胞与胚胎干细胞一样具有全能性。该成果让人们看到了iPS细胞具有实用性。

组成基因

IPS细胞是由一些多能遗传基因导入皮肤等细胞中制造而成。在制造过程中，研究人员使用了4种遗传基因，同时加入了7种包括可阻碍特定蛋白质合成的物质和酶在内的化合物，以研究其各自的制造效率。

研究结果显示，没有添加化合物时，遗传基因的导入效率为0.01%-0.05%，而加入了一种叫“巴尔普罗酸”的蛋白质合成阻碍剂之后，导入效率竟升至9.6%-14%。如果从这4种遗传基因中排除导致细胞癌化的遗传基因，只使用3种基因，过去的导入效率只有0.001%甚至更低，而加入“巴尔普罗酸”之后，其效率也提高了约50倍。

2022年9月30日，京都大学研究团队宣布，利用再生不良性贫血患者血液制造诱导性多能干细胞（iPS细胞）并将其转化为血小板输入患者体内的临床研究得到了安全性确认。

研发

到目前（2012年10月）为止，能够树立具有分化成构成身体各式各样细胞之分化万能性之细胞来源，主要为来自于胚盘胞期之内部细胞块所培养而成之胚胎干细胞，或是由胚胎干细胞和体细胞所融合之细胞，抑或是由配子培养而得之细胞。然而，iPS细胞的制作，是首度没有使用受精卵或是胚胎干细胞而创造出具有万能分化能力之干细胞。

在理论上，具有万能分化性之细胞，可以经过诱导分化之手段，使其分化成为身体中所有之组织与器官。如果使用人类病患自身细胞所创造出之iPS细胞，则培养出之组织或是器官作为移植回原患者身体内时，将可避开自身免疫系统之攻击之难题。另一方面，以往人类胚胎干细胞所产生之道德伦理问题，也可以取得根本的解决方式。因此，iPS细胞可成为再生医学中，备受注目之重要的细胞来源。

除了再生医学之应用之外，利用患者本身之细胞所形成之iPS细胞，将其做特定细胞诱导分化后，可以成为良好之人类细胞研究材料，解决以往人类组织细胞索取上之困难点，也可以成为研究致病机转之良好研究材料。另外，由于由患者本身体细胞得来，可以获得具有“个别性”、“专一性”之细胞材料，可以针对药剂或是成为毒性评估的最佳平台。一方面也提供为转译医学之最佳测试材料。

因此，iPS细胞的制作与发现，也成为医学、药学或是食品等之安全实验平台。此外，当技术成熟后，例如男性细胞也可以制作出卵子，甚至老化细胞的重生，也不再是不可能的梦想。

特性和作用

iPS细胞同样具有自我更新和分化的全能性，从日本科学家ShinyaYamanaka于2006年第一次发现这一技术到现在，科学家已经成功从小鼠，大鼠，猕猴，猪和人的体细胞中诱导并获得iPS细胞，而且诱导技术也产生了巨大的革新，减少外源转录因子，使用非整合病毒，质粒法等等都能够产生iPS细胞，最近，有报道称利用纯蛋白的方法也可以获得iPS细胞。iPS技术具有巨大的潜在应用价值，利用iPS技术能够获得病人或者疾病特异的多能性干细胞，这样可以避免移植过程中的免疫排斥问题，也绕开了人类胚胎干细胞研究所带来的伦理问题。

此外，掌握疾病特异性iPS细胞向相应疾病中的功能细胞定向诱导的技术方法，以此作为模型研究这些疾病的发病机制，利用以上疾病模型，对现有药物做出个体化的评估，并发现新的治疗靶点和筛选新的药物，将为这些重大性疾病的基础和临床研究开辟新的研究方法和技术平台。

但是关于人类诱导多能干细胞的研究还处于起步阶段，所采用的供体细胞还仅仅局限在人包皮成纤维细胞，表皮细胞，毛囊细胞等少数细胞类型，更为棘手的是，这些细胞被重编程为iPS细胞所需要的时间比较长（16-35天），效率很低，这大大增加了在这个过程中细胞的变异风险。因此如何找到一种理想的人类体细胞来源是所有科学家都重点关注的问题。

参考资料

iPS血小板输血安全性得到确认.今日头条-参考消息.2022-10-04