诱导性多能干细胞的研究进展及其在再生医学上的应用.doc

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1、.文献综述诱导性多能干细胞的研究进展及其在再生医学上的应用摘要：通过特定转录因子的过表达使体细胞重编程为诱导性多能干细胞（inducedpluripotentstemcells，iPS细胞），这一成果引起了整个生命科学领域的广泛关注.由于iPS细胞不仅具有与人类胚胎干细胞（embryonicstemcell，ES细胞）相似的基本特征，而且与ES细胞相比，不存在免疫排斥和伦理道德问题，因此，具有重要的临床应用潜能.目前，iPS细胞主要用于细胞分化和移植，并可提供体外的疾病模型，以便于研究疾病形成的机制、筛选新药以及开发新的治疗方法.从iPS细胞的产生、诱导方法、生物学特征和在再生医学

2、中的应用作以研究！关键词：诱导性多能干细胞；胚胎干细胞；重编程；再生医学正文1iPS细胞的产生主要经历了3个大的阶段.1981年，小鼠胚胎干细胞（embryonicstemcell，ES细胞）建系干细胞是近30年来生物学发展最快的领域（Evans和Kaufman），这些具有全能性的细胞在体外可以诱导分化为不同类型的细胞，为组织修复开辟了新途径.尽管这些细胞来源于囊胚内细胞团，基本不存在去分化和重编程的问题，但自诞生之日起，就一直深受伦理道德和异体排斥等问题的困扰.随着克隆羊“多利”的诞生，开创了体细胞在卵母细胞中去分化和重编程的先河.2000年，Munsie等从小鼠体细胞核移植囊胚

3、中分离得到了小鼠ES细胞，从而拉开了治疗性克隆研究的序幕，使利用病人的健康体细胞对自身的病变组织进行修复成为了可能，尽管这一技术可以避免异体移植所造成的排斥反应，但仍然深陷伦理道德争论的漩涡之中.2006年，Yamanaka等将4个转录因子导入已分化的小鼠皮肤成纤维细胞，进而获得了类似于ES细胞的多能性干细胞，即“诱导性多能干细胞”（inducedpluripotentstemcells，iPS细胞）.2007年，Yu等和Takahashi等又分别采用相同的基因改造的方法将人的体细胞逆转为类ES细胞，这些划时代的成果不仅解决了利用干细胞进行组织修复所面临的免疫排斥和伦理学问题，在利

4、用病人正常细胞进行组织自我修复方面具有巨大的应用前景，而且是用来研究细胞去分化和基因组重编程的重要途径（不需要胚胎或卵母细胞）.这个具有里程碑意义的发现揭开了再生医学领域的新篇章.2iPS细胞的诱导方法迄今为止，短短几年的时间内iPS细胞的研究取得了突飞猛进的发展，仅诱导方式而言，从病毒方法如逆转录病毒、慢病毒和腺病毒，到非病毒的转座子载体和蛋白质均能介导外源转录因子诱导产生iPS细胞.利用逆转录病毒和慢病毒载体诱导生成iPS细胞时，可能会引起外源基因整合到体细胞基因组，引起插入突变，如果将这些iPS细胞应用于临床治疗，会存在安全隐患.因此，Aoi等利用不与宿主细胞整合的腺病毒、质

5、粒为表达载体瞬时转染靶细胞可以获得iPS..细胞，这对再生医学领域的发展是一个重大进步，但是该方法极低的诱导效率限制了其在实际研究中的应用.随后，部分研究小组尝试利用Cre/LoxP系统、oriP/EBNA1载体及piggyBac转座系统等，将外源基因整合到受体细胞中诱导iPS细胞，然后再将外源基因从iPS细胞的基因组中切除，从而得到不含外源基因整合的iPS细胞，该系统诱导产生iPS细胞的效率明显高于腺病毒和质粒载体系统，达到0.1%～1%.但是，验证基因组不存在外源插入基因的过程十分繁琐，且在基因剔除后，转座酶识别位点有基因重排现象的发生.最近，Zhou等利用融合了4种转录因子（

6、Oct4、Sox2、Klf4、c-Myc）的蛋白质直接诱导受体细胞为iPS细胞.蛋白直接诱导iPS细胞在重编程过程中不会涉及任何的遗传修饰，且蛋白容易失活.从iPS细胞临床应用的安全角度来看，它是目前最安全的方法，但是需要进一步提高其诱导效率才有可能被广泛应用.3iPS细胞的生物学特征ES细胞是全能干细胞，具有自我更新和多向分化潜能，在体外可以无限增殖.iPS细胞类似于ES细胞，也具有多向分化潜能和发育的全能性，可长期增殖培养并保持高度未分化状态.在正常培养体系中具有稳定的二倍体核型，Yu等研究人和鼠iPS细胞核型时发现，只在极少数的细胞中出现畸形核，而大多数iPS细胞核型正常.但

7、Aasen等发现连续传代培养人iPS细胞至第13代时畸形核出现的几率显著增加，这与ES细胞的生长特性相似.通过RT-PCR和免疫组化发现，iPS细胞也表达ES细胞特异的表面标志，如SSEA-1、SSEA-3、SSEA-4、TRA1-60、TRA-1-81和TRA-2-49/6E等；并且iPS细胞具有向3个胚层分化的潜能和自我更新能力.但是，许多研究也发现，iPS细胞并不等同于ES细胞.Takahashi等［13］通过对人类iPS细胞与ES细胞的32266个转录产物的全