iPS人工诱导多能干细胞综述.doc

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1、人工诱导多能干细胞的发展和面临的主要问题航天航空学院航03班徐越学号_2010011566诱导性多功能干细胞（iPSC）,是通过导入特定基因或基因产物，将体细胞人工诱导成为类似于胚胎干细胞（ESC）的、具有多向分化能力的、可以持续分离生长的多功能干细胞。这项技术由口木京都大学山屮伸弥教授在2006年首先提出⑴，因其乐观的应用价值而引起了科学界的广泛关注并迅速发展。这篇文章将就iPS细胞的基本技术、发展及面临的问题等方面做一些综述。一、历史背景上世纪八十年代小鼠ESC被成功分离和细胞体内重编稈概念的建立，使再生医学得以建立和发

2、展。由于胚胎干细胞冇多向分化能力，可以行效修复退化的或是受损的组织，治疗一些疑难杂症。但是，基于胚胎干细胞的临床治疗面临着两个问题：1）植入异体胚胎干细胞可能导致机体的排异反应；2）每一个用于治疗的胚胎都有潜在发育成个体的能力，涉及到伦理问题。iPS细胞的出现有希望使这两个问题得以解决。二、技术概述人丁诱导多能干细胞的大致过程是：1）取自体体细胞进行体外培养；2）利用“载体”等方法将特定基因或基因产物转入体细胞；3）用与ES细胞相似的条件进行体外培养；4）利用多能细胞标记等条件筛选出iPS细胞；5）生成嵌合体或诱导培养成组织

3、并进一步应用。1、细胞来源iPS细胞的来源全部取白体细胞。2006年这一概念第一次被提出时，山屮伸弥使用的是小鼠表皮成纤维细胞和尾尖成纤维细胞。2（X）7年，成人皮肤成纤维细胞也被成功诱导成iPS细胞。⑵后來的研究中，以成纤维细胞为细胞源最为常见。2008年，从成年小鼠的肝脏和胃细胞诱导iPS细胞也获得了成功。⑸在小鼠屮，最常用的是表皮成纤维细胞和尾尖成纤维细胞，也有神经细胞、肌肉细胞、间充质干细胞等，2009年成熟的B细胞和T细胞也获得成功。人类屮新生儿的包皮、口腔黏膜、成人真皮最为常用，角质细胞、间充质细胞、脐带血细胞等

4、也有应用。有学者证明任意的体细胞部有被诱导成iPS细胞的能力，与细胞种类及人的年龄、性别等没有关系。但是，iPS细胞的诱导产出率和培养方式与细胞种类是有关的。后来，iPS技术在其他如大鼠、狗、兔子等物种屮也获得了成功，有人因而提出了iPS可以保护濒危物种的说法。2、细胞因了传统的iPS技术要在目标细胞屮导入四个细胞因了：Oct3/4,Sox2,Klf4,c-Myc（即OSKM）o山屮伸弥首先筛选出24个与维持ES细胞干性有紧密联系的细胞因了，将它们全部转入体细胞并诱导出iPS细胞，然后进一步减少转入因了的个数，最终确定了必须

5、将以上四个因子同时转入才能成功。但是，考虑到临床应用前景，四个细胞因子之一的c-Myc作为一个癌症因子，因成瘤性很强而并不友好o2（）08年，山屮伸弥团队通过改进细胞培养条件，在貝转入Oct3/4,Sox2,Klf4三个因了的情况下，也得到了iPS细胞,且获得iPS细胞在所有细胞屮的比例大大提高，质量也优于转入四个因了的情况。⑺两种ips细胞植入小鼠体内后，有c-Myc的小根有6%死于癌症，而没有c-Myc的小鼠无一死亡。这一方法的唯一问题是c-Myc会使iPS产量大幅提高，该基因的缺失使原木就存在产最不足问题的iPS细胞更

6、难以投入临床应用。然而，这一问题在今年年初受到了屮国一个团队的质疑。他们观察到在敲除了c-Myc麻iPS细胞的产量反而提高了。该团队分析认为表观遗传改变要积累到一定稈度才能顺利推动基因重编程，Z前所认为的c-Myc的缺失导致细胞产最低是因为细胞增殖缓慢，而体细胞一味地增殖会影响表观遗传的改变，反而不利于iPS细胞的生成。因此，对早期体细胞增殖的抑制，可能更利于iPS细胞的产出。［⑷当然细胞培养环境也有影响，有报道称高糖低氧环境更有利于iPS细胞的产生。冏⑼2011年，美国有学者提出了用miRNA的方法诱导iPS细胞，他们分别

7、对小鼠和人进行了实验，将mir302/367转入体细胞，miRNA可以激活Oct4和Sox2而无须加入任何的转录因了，同样可以获得iPS细胞，其多能性标记的表达和畸胎瘤的形成等性能都与OSKM获得的iPS细胞类似，对于小鼠还制成了嵌合体并植入生殖系统」川另外他们发现同时加入丙戌酸钠抑制Hdac2通路，可以更进一步提高iPS细胞产量。2013年2月，又有徳国学者提出只要抑制CD47膜蛋白，而无需其它任何基因或基因产物同样可以得到iPS细胞。［⑷原因是CD47的下调会导致c-Myc表达上升同时调控其它与干细胞有关的转录因了，从而

8、得到iPS细胞。但该文章屮并未提到c-Myc作为癌症基因，其表达量的上调会对机体造成的影响。另外，近年来也有许多学者找到了一些其它细胞因子来代替OSKM,也有提出用激活wnt通路的方法作为代替的。可见获得iPS细胞的方法也不是唯一的。但总体来说，为获得iPS细胞，各重编稈因了的平衡表达对i