iPS细胞研究的新进展及应用

通过导入特定的转录因子可将分化的体细胞重编程为诱导性多能干细胞(Induced pluripotent stem cells,iPS cells),这项技术避免了干细胞研究领域的免疫排斥和伦理道德问题,是生命科学领域的一次巨大革命。与胚胎干细胞(Embryonic stem cells,ES cells)一样,iPS细胞能够自我更新并维持未分化状态,在体内可分化为3个胚层来源的所有细胞,进而参与形成机体所有组织和器官。在体外,iPS细胞可定向诱导分化出多种成熟细胞。因此,iPS细胞在理论研究和临床应用等方面都极具应用价值。文章对iPS细胞诱导的最新研究进展、iPS细胞诱导的不同方法,如何提高iPS细胞的制备效率和安全性,iPS细胞在基础研究以及临床研究等方面的应用进行了全面综述,并探讨了iPS细胞研究领域面临的问题以及该技术在转基因动物研究中的发展前景。     

哺乳动物DNA甲基化及其在体细胞诱导重编程中的作用

诱导多能干细胞(Induced pluripotent stem cell, iPS)技术提供了将终末分化的细胞逆转为多潜能干细胞的可能, 在干细胞基础理论研究和再生医学中具有重要意义。然而, 目前体细胞诱导重编程方法效率极低, 常发生不完全的重编程。研究表明, 在不完全重编程的细胞中存在体细胞的表观遗传记忆, 而DNA甲基化作为相对长期和稳定的表观遗传修饰, 是影响重编程效率和iPS细胞分化能力的重要因素之一。哺乳动物DNA甲基化是指胞嘧啶第五位碳原子上的甲基化修饰, 常发生于CpG位点。DNA甲基化能够调节体细胞特异基因和多能性基因的表达, 因此其在哺乳动物基因调控、胚胎发育和细胞重编程过程中发挥着重要作用。此外, 异常DNA甲基化可能导致iPS细胞基因印记的异常和X染色体的失活。文章重点围绕DNA甲基化的机制、分布特点、及其在体细胞诱导重编程中的作用进行了综述。     

诱导多能干细胞技术的优化及其应用前景

诱导多能干细胞(induced pluripotent stem cells, iPSCs)是类似胚胎干细胞的一种细胞类型,可以通过对已分化的体细胞进行诱导重编程获得,具有自我更新能力和多潜能性,在体外疾病模型的建立、移植替代治疗、发育学等方面有广阔的应用前景,但致瘤性、转化率低、疾病模型拟合度差等缺点限制着iPS技术在临床和科研上的推广。对近几年诱导多能干细胞技术优化方面取得的新进展进行综述,重点阐述降低致瘤性和提高转化率的几种方法及iPS在临床和科研上的应用前景。     

microRNA在诱导体细胞重编程中的作用

microRNA是调控基因转录后水平的一类长度约为22个核苷酸的非编码小分子RNA。大量研究证实, microRNAs广泛分布于真核生物, 其在细胞的分化发育、生长代谢等各种活动中都起着重要的调节作用。诱导多能性干细胞(Induced pluripotent stem cell, iPS)是将体细胞诱导成为具有胚胎干细胞性质的多潜能干细胞。iPS过程的核心为体细胞表观遗传状态发生重编程, 因此, 探明体细胞重编程机制对建立完善的iPS技术具有重要理论和实际意义。利用病毒载体将Oct4、Sox2、Klf4和c-Myc等因子导入体细胞的方法已不断发展, 但“基因组整合”及原癌基因的参与增加了诱导细胞的致癌率。随着使用腺病毒、质粒或蛋白诱导等“非整合型”方法及L-myc的替换均可获得具有多潜能性的干细胞, 癌变的风险大大降低。但其发生的理论机制仍不十分清楚。最近的研究证实, microRNAs影响体细胞的重编程过程, 特别是miR302/367、miR200、miR-34和miR290/295等家族的microRNAs在体细胞诱导为iPS过程中发挥重要作用。文章就近年microRNA在诱导多能干细胞中的作用进行综述。     

治疗性克隆与体细胞重编程：殊途同归

治疗性克隆和体细胞重编程是制备患者特异性自体干细胞的两种不同策略,近期已取得了重大的研究进展.治疗性克隆是通过体细胞核移植后形成克隆囊胚进而获得胚胎干细胞,体细胞重编程则是将特异性转录因子导入到体细胞核中而建立诱导性多潜能干细胞(induced pluripotent stem cells,iPS细胞).两者在方法学路径、技术难题、伦理争议等方面各不相同,但在应用研究层面上都涉及到干细胞的定向诱导分化、细胞移植治疗等相同的问题.本文总结了这两种生物技术的研究进展及其异同点.     

诱导性多能干细胞的研究进展及其在再生医学上的应用

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(induced pluripotent stem cells,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(embryonicstem cell,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中的应用作以综述.     

诱导多能干细胞研究进展

人类诱导多能干细胞（induced pluripotent stem cells,iPS细胞）的建立被公认为目前最重要的科技进展之一。iPS细胞在动物疾病模型上的成功治疗,病患特异性iPS细胞的研究及iPS细胞的定向分化研究将有可能使人们避开治疗性克隆的伦理和技术障碍,给人类疾病的干细胞治疗带来光明的前景。本文从iPS细胞的诱导策略和方法,来源细胞及筛选、重编程机制的研究现状、应用前景以及研究中存在的问题等方面对其作一综述和讨论。     

体细胞重编程为诱导多能干细胞

诱导多功能性干细胞（induced pluripotent stem cells,iPS细胞）是通过导入特定的转录因子（如Oct3/4、Sox2、c-Myc和Klf4等）将体细胞诱导重编程为多能性干细胞,其功能与胚胎干细胞相似.iPS细胞的建立,在生命科学领域引起了新的轰动.目前,iPS细胞的研究领域在转录因子的优化、iPS细胞的筛选、载体的运用、体细胞种类的选择和iPS细胞的应用等方面取得突破进展,但仍然存在致癌性、效率低等一系列急需解决的问题.     

综述: 诱导重编程过程中的表观遗传重塑

多能干细胞(pluripotent stem cell,PSC)是一类具有自我更新能力和多向分化潜能的细胞,具有广泛的临床应用前景．诱导性多功能干细胞(induced pluripotent stem cell,iPS cell)的获得,解决了传统方式中的细胞来源和伦理学等问题,从理论研究和应用上实现了体细胞重编程的重大突破,也为疾病发生机制研究、药物筛选、个性化药物选择、细胞治疗和再生医学等研究创造了难得的机会,从而开启了多能干细胞应用的新纪元．iPS过程中有很多问题尚未得到解决,尤其是诱导重编程的分子机制方面,这也是近年来干细胞领域研究的热点．其中如何实现表观遗传的重编程被认为是亟待解决的核心问题之一．本文结合我们的研究,主要介绍诱导重编程领域表观遗传修饰重塑机制的研究进展,并展望未来研究中大规模信息整合分析的重要性．     

诱导性多潜能干细胞(iPS细胞)的研究进展

通过转染特定的基因组合可以将已分化的体细胞重编程为多潜能干细胞,这种干细胞称为诱导性多潜能干细胞(induced pluripotent stem cells,iPS cells)。这是近年来干细胞研究领域最令人瞩目的一项新的干细胞制备技术。iPS细胞的出现不仅为体细胞重编程去分化机制的研究提供了新的模型,而且为疾病发生发展相关机制研究与特异的细胞治疗带来了新的希望。就当前获取iPS细胞的方法、影响iPS细胞转化率和多能性维持的一些因素及其研究进展进行综述。     

诱导多能干细胞及其在神经退行性疾病研究中的应用

用干细胞转录因子OCT4、SOX2、c-MYC和KLF4进行体细胞重编程产生具有胚胎干细胞特性的诱导多能干细胞(iPS细胞)是干细胞研究领域的突破性进展。近年来,iPS细胞的研究从产生方法、重编程机理及实际应用方面不断取得进展。由于iPS细胞的产生可取自体细胞,因而克服了胚胎干细胞应用的伦理学和免疫排斥等缺陷,为iPS细胞的临床应用开辟了广阔的前景。该文将对iPS细胞的产生方法、重编程机理及其在神经性退行性疾病的研究与应用进行文献综述,反映近几年iPS细胞最新研究成果,并阐述了用病人iPS细胞模型探讨帕金森氏病、老年性痴呆症、脊髓侧索硬化症、脊髓肌肉萎缩症及舞蹈症等5种常见神经性退行性疾病发病机理的研究现状。     

疾病特异诱导多能干细胞研究进展

通过病毒或非病毒转导体系,在小鼠和人的体细胞中人为表达几个与细胞多能性相关的转录因子,从而使细胞达到类似于胚胎干细胞（embryonic stem cells,ESCs）状态,是近年来新发展起来的体细胞重编程技术。这些被重编程的细胞称为诱导多能干细胞（induced pluripotent stem cells,iPS细胞）。这项技术为获得患者和疾病特异的多能干细胞提供了新的途径。患者和疾病特异的iPS细胞的获得,不仅在避免免疫排斥的宿主特异的细胞移植治疗上有广泛前景,并对了解疾病发生机理、药物筛选和毒性研究有着重要的意义。该文综述从iPS细胞技术的发明入手,着重讨论疾病iPS细胞的研究进展及其在应用于治疗时亟需解决的问题。     

体细胞重编程为多能干细胞的研究进展

体细胞通过重编程转变成其他类型的细胞,在再生医学方面具有重要的应用前景。细胞重编程的方法主要有体细胞核移植、细胞融合、细胞提取物诱导、限定因子诱导等,这些方法可以不同程度地改变细胞命运。最近,限定因子诱导的多能干细胞（induced pluripotent stem cell。iPS）为重编程提供了一种崭新的方法,不仅可以避免伦理争议,还提供了一种更为便利的技术,为再生医学开辟了新的天地;同时,iPS技术为研究基因表达调控、蛋白质互作、机体生长发育等提供了一个非常重要的研究手段。本文主要论述了体细胞重编程的方法及iPS细胞的进展、面临的问题和应用前景。     

The first reported generation of human induced pluripotent stem cells (iPS cells) and iPS cell-derived cardiomyocytes in the Netherlands

One of the recent breakthroughs in stem cell research has been the reprogramming of human somatic cells to an embryonic stem cell (ESC)-like state (induced pluripotent stem cells, iPS cells). Similar to ESCs, iPS cells can differentiate into derivatives of the three germ layers, for example cardiomyocytes, pancreatic cells or neurons. This technique offers a new approach to investigating disease pathogenesis and to the development of novel therapies. It may now be possible to generate iPS cells from somatic cells of patients who suffer from vascular genetic diseases, such as hereditary haemorrhagic telangiectasia (HHT). The iPS cells will have a similar genotype to that of the patient and can be differentiated in vitro into the cell type(s) that are affected in the patient. Thus they will serve as excellent models for a better understanding of mechanisms underlying the disease. This, together with the ability to test new drugs, could potentially lead to novel therapeutic concepts in the near future. Here we report the first derivation of three human iPS cell lines from two healthy individuals and one HHT patient in the Netherlands. The iPS cells resembled ESCs in morphology and expressed typical ESC markers. In vitro, iPS cells could be differentiated into cells of the three germ layers, including beating cardiomyocytes and vascular cells. With this technique it will be possible to establish human cardiovascular disease models from patient biopsies provided by the principal hospitals in the Netherlands. (Neth Heart J 2010;18:51-4.)     

核移植与诱导多能干细胞技术在体细胞重编程研究中的应用

体细胞重编程是指分化的体细胞在特定的条件下被逆转后恢复到多能性或全能性状态,或者形成多能干细胞系,或者形成早期胚胎然后发育成一个新的个体的过程。诱导体细胞重编程的方法有许多,如核移植（nuclear transfer,NT）、细胞融合、细胞培养和通过导入特定因子获得诱导多能干（induced pluripotent stem,iPS）细胞的方法等。其中核移植和iPS技术是到目前为止诱导体细胞为多能干细胞最为完全、最具有运用于临床再生医学潜能的方法。然而,它们的效率都很低,机制也不清楚,如何将两个方法结合在一起,提高重编程的效率,揭示重编程的机制,进而促进其在患者特异性治疗中的运用将是下阶段的努力方向。     

体细胞诱导为多能干细胞的最新进展

2007年11-12月,Cell、Science和Nature发表一系列体外诱导人类体细胞转变为多能干细胞的论文。来自日本和美国的研究小组利用慢病毒载体分别将Oct-4、Sox2、C-Myc、Klf4和Oct-4、Sox2、Nanog、Lin28两套基因转入人成纤维细胞,均获得类似ES细胞的克隆。小鼠诱导性多能干细胞已初步用于镰刀细胞性贫血的基因治疗。短短一年半,诱导性多能干细胞的研究和关注度呈现了爆炸式成长;体细胞重编程、去分化、多能干细胞来源等一系列热点问题再次成为大众瞩目的中心。     

Somatic cell reprogramming for regenerative medicine: SCNT vs. iPS cells

Reprogramming of somatic cells to a pluripotent state holds huge potentials for regenerative medicine. However, a debate over which method is better, somatic cell nuclear transfer (SCNT) or induced pluripotent stem (iPS) cells, still persists. Both approaches have the potential to generate patient-specific pluripotent stem cells for replacement therapy. Yet, although SCNT has been successfully applied in various vertebrates, no human pluripotent stem cells have been generated by SCNT due to technical, legal and ethical difficulties. On the other hand, human iPS cell lines have been reported from both healthy and diseased individuals. A recent study reported the generation of triploid human pluripotent stem cells by transferring somatic nuclei into oocytes, a variant form of SCNT. In this essay, we discuss this progress and the potentials of these two reprogramming approaches for regenerative medicine.