诱导性多功能干细胞

   iPS细胞，诱导性多功能干细胞(induced human pluripotent stem, iPS)，也称诱导性多潜能干细胞。

    iPS细胞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。

    诱导多功能干细胞（induced pluripotent stem cells, iPS cells）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。

    Oct4、Sox2、c-Myc和Klf4的作用

    Oct4是POU家族的转录因子,维持细胞的多能性,是体细胞诱导为iPS细胞所必须的基因。 在小鼠和人的ES细胞中, Oct4表达的抑制将会导致自发性分化为滋养层细胞。Niwa等实验结果表明,Oct-4能够维持ES细胞未分化状态并促进其增殖,并认为Oct-4的活 化是重编程为多能干细胞的标志。Sox2是胚胎干细胞特异性转录因子,其与Oct-4一样均为体细胞重编程所必须的基因,除了可与Oct4协同调节维持细 胞的多能性之外,还能促进干细胞向神经外胚层分化。c-Myc和Klf4不是iPS细胞形成所必须的基因,其作用是提高克隆形成的效率,当同时将二者去除 时iPS细胞将不能

    生成,因此c- Myc和Klf4在iPS细胞产生的过程中同样重要。c-Myc是在人类癌细胞中发现的卟啉-原癌基因,尽管c-Myc可以提高iPS细胞克隆形成率,但 其构建的嵌合体小鼠约20%发生了肿瘤。所以如果将iPS细胞用于临床治疗, c-Myc基因的转入必须慎重。Klf4即是抑癌基因又是原癌基因,一方面可以促进ES细胞的自我更新,另一方面在体细胞中强制表达可抑制DNA的复制, 阻滞细胞周期于G1/S期,因此它在细胞增殖和分化之间起开关作用。

    iPS细胞的特性和作用

    iPS细胞同样具有自我更新和分化的全能性，从日本科学家Shinya Yamanaka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细胞技 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。

    iPS细胞研究大事记

    干细胞是人体内可以转化为各种器官和组织的细胞，过去只能从胚胎中获得。2007年11月，美国和日本科学家分别宣布独立发现将普通皮肤细胞转化为干细胞 的方法，得到的干细胞称为诱导多功能干细胞，又名iPS细胞。这一发现分别被《》和《》杂志评为2007年第一和第二大科学进展。

    iPS细胞具有和胚胎干细胞类似的功能，却绕开了胚胎干细胞研究一直面临的伦理和法律等诸多障 碍，成为干细胞研究的热点领域之一，近两年来有关进展不断。

    2008年4月，美国加利福尼亚大学科学家报告称，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白细胞都是可能的；紧接着，日本庆应大学科学家又宣布，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《细胞》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23日报道，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。

    人们完全可以期待，在一系列危险和潜在危险被一一规避后，尚处在实验室阶段的iPS细胞研究，将能很快应用于人类疾病的临床治疗。

    中国科学院广州生物医药与健康研究院科学家们在干细胞领域取得重大研究成果，该院院长裴端卿室研究发现，维生素C能够将原先每一万至十万个细胞才能有一个细胞转化为多能干细胞的低效率，提高到百分之十的高效率。