诱导性多潜能干细胞(iPS cells)——现状及前景展望

主要从 iPS细胞发展历程、获得 iPS细胞的几个关键步骤 (如基因导入方式、诱导 iPS细胞所需因子组合与小分子化合物运用和体细胞种类选择等)、病人或疾病特异性 iPS细胞、iPS细胞体内外诱导分化与其衍生物的临床应用和制备无遗传修饰的(genetic modification-free) iPS细胞的可行性与前景等方面对 iPS细胞最新研究进展做评述．日本和美国研究小组先后用4种基因将小鼠(2006年8月)和人(2007年11～12月)的体细胞在体外重编程为诱导性多潜能干细胞(induced pluripotent stem cells,iPS cells),此后在短短两年多时间内,iPS 细胞的研究和关注度呈爆炸式增长．体细胞重编程、去分化和多潜能干细胞来源等一系列热点问题再次成为干细胞和发育生物学等研究的热点和焦点．与胚胎干细胞(embryonic stem cells,ES cells)一样,iPS细胞在体内可分化为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．迄今,在体外已由 iPS细胞定向诱导分化出功能性的多种成熟细胞．因此,iPS细胞研究不仅具有重要理论意义,而且在再生医学、组织工程和药物发现与评价等方面极具应用价值．     

转录因子与诱导型多能干细胞

小鼠的成纤维细胞通过转染四种转录因子（Oct3／4、Sox2、c-Myc和K1F4）可以被诱导转变成类似胚胎干细胞的多能性干细胞,称之为诱导型多能干细胞（induced pluripotent stem cell,iPS）,这种多能干细胞在细胞形态、增殖速率、致瘤性、基因表达以及形成嵌合小鼠的能力上与胚胎干细胞有许多相似之处,将来可能成为胚胎干细胞在临床应用中的替代。本文综述了iPS相关的几种转录因子,及其在重编程过程中的作用以及iPS的发展前景。     

诱导多能干细胞(iPS)的诱导培养与鉴定

通过外源转录调控因子的诱导,使成体细胞重编程为胚胎干细胞(ES细胞)样的多能细胞,这种细胞称为诱导多能干细胞(iPS细胞),这一方法被称为iPS技术。目前,iPS技术已先后在小鼠、人、猕猴、大鼠和猪中成功应用,建立了相应的iPS细胞系,并获得了iPS细胞嵌合小鼠和四倍体克隆小鼠。尽管iPS与ES细胞在形态和生长特性上有许多相同之处,但iPS细胞的建立需要较独特的诱导培养体系和鉴定方法。以下结合近年来iPS技术的发展和本实验室的相关研究,对iPS细胞的建立和培养体系的优化进行了深入探讨。     

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。     

诱导性多能干细胞向神经细胞分化的研究进展

诱导性多能干细胞(induced pluripotent stem cell,iPS cell)是通过转染外源特定的基因组合来诱导成体细胞重编程为类似于胚胎干细胞的一种多潜能干细胞,iPS细胞与胚胎干细胞不仅在形态上相似,而且在功能方面几乎相同.另外,iPS细胞的诞生克服了胚胎干细胞在临床应用时涉及的移植免疫排斥与伦理道德问题,因此具有重要的临床应用价值.目前iPS在治疗中枢神经系统性疾病方面的研究已取得很大进展,包括iPS细胞向神经细胞诱导分化方法的改进、分化机理的探索以及iPS细胞分化来源神经细胞在神经系统疾病模型中治疗作用的研究等.从iPS细胞的创建及特点、iPS细胞向神经细胞分化的诱导方法及研究新进展方面予以综述.     

iPS在临床应用的新进展

诱导性多潜能干细胞,即iPS细胞,是近年来干细胞领域最令人瞩目的一项新的干细胞制造技术,这个技术通过特定的基因组合与转染可以将已分化的体细胞诱导重编程为未分化的多能细胞.与胚胎干细胞(ES)不同,iPS细胞的制造不需要胚胎组织,也不涉及伦理学问题,更重要的是制备iPS细胞可以采用病人自己的体细胞制备,避免免疫排斥反应,并且来源广泛,因此给再生医学实践于临床带来了新的曙光.目前,iPS的研究尚处于初级阶段,本文就iPS的研究现状与已有在临床应用相关的实验报道作以综述.     

诱导多能干细胞研究进展

用4个外源基因从完全分化的人成纤维细胞诱导获得了具有胚胎干细胞特性的诱导多能干细胞(iPS细胞),成功逆转了细胞单向发育的规则,取得了细胞重编程和干细胞研究中的重大突破.围绕c-Myc基因和基因载体、诱导效率和外源基因替代因子等方面的研究内容,综述了自2007年人iPS细胞构建至今,国内外在改进iPS细胞诱导方法上的主要研究进展.     

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。     

iPS细胞的遗传安全性

自2006年Takahashi和Yamanaka首次成功地从小鼠成纤维细胞诱导得到诱导多能性干细胞(Induced pluripotent stem cells,iPS细胞)以来,iPS细胞由于其潜在的广阔应用前景而迅速成为干细胞研究领域的新热点;与此同时,iPS细胞的遗传安全性也越来越多地受到人们的关注。文章将对iPS细胞遗传安全性的研究进展进行综述,分析造成iPS细胞遗传不稳定的可能原因,希望可以促进对iPS细胞诱导条件的优化,获得遗传上较为安全的iPS细胞。     

iPS细胞的遗传安全性

自2006年Takahashi和Yamanaka首次成功地从小鼠成纤维细胞诱导得到诱导多能性干细胞(Induced pluripotent stem cells, iPS细胞)以来, iPS细胞由于其潜在的广阔应用前景而迅速成为干细胞研究领域的新热点; 与此同时, iPS细胞的遗传安全性也越来越多地受到人们的关注。文章将对iPS细胞遗传安全性的研究进展进行综述, 分析造成iPS细胞遗传不稳定的可能原因, 希望可以促进对iPS细胞诱导条件的优化, 获得遗传上较为安全的iPS细胞。     

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。     

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.     

The applications of induced pluripotent stem (iPS) cells in drug development

The introduction of induced pluripotent stem (iPS) cells has been a milestone in the field of regenerative medicine and drug discovery. iPS cells can provide a continuous and individualized source of stem cells and are considered to hold great potential for economically feasible personalized stem cell therapy. Various diseases might potentially be cured by iPS cell-based therapy including Parkinson’s disease, Alzheimer’s disease, Huntington disease, ischemic heart disease, diabetes and so on. Moreover, iPS cells derived from patients suffering from unique incurable diseases can be developed into patient- and disease-specific cell lines. These cells can be used as an effective approach to study the mechanisms of diseases, providing useful tools for drug discovery, development and evaluation. The development of suitable methods for the culture and expansion of iPS cells and their differentiated progenies make feasible modern drug discovery techniques such as high-throughput screening. Furthermore, iPS cells can be applied in the field of toxicological and pharmacokinetics tests. This review focuses on the applications of iPS cells in the field of pharmaceutical industry.     

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。     

新物种诱导多能干细胞的研究进展

胚胎干细胞（embryonic stem cells,ESC）在人类遗传病学研究、疾病模型建立、器官再生以及动物物种改良和定向变异等方面的地位是其他类型的细胞不可取代的。但是,由于实验技术和体外培养条件的限制,除了小鼠、恒河猴和人之外,大鼠、猪、牛、羊等其他哺乳动物的ES细胞系被证明很难获得。先后有多个研究小组报道了他们利用新兴的诱导多能干细胞（induced pluripotent stem cells,iPS细胞）技术成功建立大鼠和猪的iPS细胞系的研究成果。迄今为止,这两个物种是在未成功建立ES细胞系之前利用iPS技术建立多能干细胞系的成功范例。这些研究对于那些还未建立ES细胞的物种建立多能干细胞系提供了一种新的方案,也将给这些物种的胚胎干细胞的建立、基因修饰动物的产生以及人类医疗事业的促进和发展带来新的希望。     

Critical roles of hMAGEA2 in induced pluripotent stem cell pluripotency,proliferation, and differentiation

Induced pluripotent stem (iPS) cells are important for clinical application and stem cell research. Although human melanoma‐associated antigen A2 (hMAGEA2) expression is known to affect differentiation in embryonic stem cells, its specific role in iPS cells remains unclear. To evaluate the function of hMAGEA2 and its characteristics in iPS cells, we produced hMAGEA2‐overexpressing iPS cells from hMAGEA2‐overexpressing transgenic mice. Although the iPS cells with overexpressed hMAGEA2 did not differ in morphology, their pluripotency, and self‐renewal related genes (Nanog, Oct3/4, Sox2, and Stat3), expression level was significantly upregulated. Moreover, hMAGEA2 contributed to the promotion of cell cycle progression, thereby accelerating cell proliferation. Through embryoid body formation in vitro and teratoma formation in vivo, we demonstrated that hMAGEA2 critically decreases the differentiation ability of iPS cells. These data indicate that hMAGEA2 intensifies the self‐renewal, pluripotency, and degree of proliferation of iPS cells, while significantly repressing their differentiation efficiency. Therefore, our findings prove that hMAGEA2 plays key roles in iPS cells.     

Induced pluripotent stem cells for modelling human diseases

Research into the pathophysiological mechanisms of human disease and the development of targeted therapies have been hindered by a lack of predictive disease models that can be experimentally manipulated in vitro. This review describes the current state of modelling human diseases with the use of human induced pluripotent stem (iPS) cell lines. To date, a variety of neurodegenerative diseases, haematopoietic disorders, metabolic conditions and cardiovascular pathologies have been captured in a Petri dish through reprogramming of patient cells into iPS cells followed by directed differentiation of disease-relevant cells and tissues. However, realizing the true promise of iPS cells for advancing our basic understanding of disease and ultimately providing novel cell-based therapies will require more refined protocols for generating the highly specialized cells affected by disease, coupled with strategies for drug discovery and cell transplantation.