iPS细胞:一种肿瘤细胞

诱导多能干细胞(iPS细胞)可以用于定向分化、动物发育、药物筛选和疾病治疗等研究和应用领域,可以避免ES细胞产生的免疫排斥和伦理道德问题.因此,iPS细胞的产生具有里程碑的意义,并迅速成为生物科学领域中的研究热点.然而,iPS细胞并非非常完美,没有任何瑕疵.研究过程中发现iPS细胞存在诱导频率过低、致瘤性、临床应用安全等一系列问题.本文主要综述有关iPS细胞前期研究成果和iPS细胞存在的一些问题以及iPS细胞与肿瘤细胞之间的联系.     

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。     

诱导型细胞的研究进展

胚胎干细胞(ES细胞)和诱导型多能干细胞(iPS细胞)的研究进展为生物学基础研究注入了新的活力,然而免疫排斥、致瘤性以及诱导效率低等缺陷制约其进一步快速发展和临床应用．最近,科学家借鉴iPS细胞诱导技术和传统的诱导体系,将终末分化细胞直接诱导为功能性细胞,如心肌细胞、神经细胞和肝脏细胞,称为诱导型细胞．这些研究进展极大地促进了细胞分化、重编程和表观遗传学的研究,也为人类再生医学的研究提供了新的途径．     

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.     

LSD1通过和Oct4/Nanog相互作用调节诱导多能干细胞的形成

将4个转录因子Oct4,Sox2,Klf4和c-Myc转入成纤维细胞可以生成诱导多能干细胞(iPS细胞),转录因子和染色质修饰因子在这个过程中起重要作用。LSD1作为染色质结构的调节因子,在早期胚胎发育和ES细胞分化中发挥着关键作用。为了探索LSD1在iPS细胞产生过程中的作用,首先比较了LSD1蛋白在MEFs和ES细胞中的表达量,然后分别通过在重编程体系中过表达LSD1、加入RNAi和抑制剂的方法探索LSD1的功能,最后用免疫共沉淀的方法初步发现LSD1的作用机制。结果表明,LSD1在ES细胞中的表达量高于MEFs中,过表达LSD1对iPS细胞的形成效率没有影响,而RNAi抑制LSD1的表达和LSD1抑制剂tranylcypromine都能促进iPS细胞的形成。免疫共沉淀实验表明LSD1和Oct4/Nanog有相互作用。这些数据说明LSD1通过和Oct4/Nanog相互作用调控iPS细胞的形成。     

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。     

ERK通路独立于RSK通路调节iPS细胞向内皮细胞分化

目的 研究ERK和RSK通路影响人诱导多能干细胞（human induced pluripotent stem cells,hiPSCs）向内皮细胞分化的机制，探索提高内皮分化效率的策略。方法 利用三阶段法诱导iPS细胞向内皮细胞分化，期间用qRT-PCR检测分化相关基因的表达，Western blot检测ERK通路活化情况，免疫荧光、成管实验验证细胞分化效果，用ERK和RSK抑制剂分别抑制两个通路，比较两个通路对iPS细胞向内皮分化的影响。结果 iPS细胞可成功诱导分化为内皮细胞；iPS细胞向内皮分化具有阶段性；抑制ERK通路后会明显降低内皮分化效率，促使其向平滑肌细胞分化；抑制RSK通路无明显影响。结论ERK通路是iPS细胞向内皮分化的重要信号通路，与RSK通路差异调控iPS细胞向内皮分化。     

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。     

PNAS：只有特定皮肤细胞能发育成iPS细胞

日本研究人员在最新一期美国《国家科学院院刊》（PNAS）上发表论文说。在利用人体皮肤细胞培养（iPS细胞）时，很可能只有混在其中的一种特定细胞才能发育成iPS细胞，而这种细胞本身就具有万能性。这一发现有可能颠覆京都大学教授山中伸弥提出的原有学说。     

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.     

从胚胎干细胞到视网膜

视网膜退行性病变影响着全世界数百万人。然而,视网膜是人体再生能力很差的一类组织,成年机体无法自我更新那些病变中丢失的视网膜细胞,导致视网膜退行性病变的不可逆性。因此,恢复患者视觉将依赖于引入外源细胞替代丢失的视网膜神经元。胚胎干细胞（ES细胞）具有无限的自我更新能力和形成机体所有类型细胞的巨大分化潜力。这两个特性使得ES细胞成为细胞替代疗法的理想供体细胞。近年来,人们在探索将ES和诱导多能干细胞（iPS细胞）体外定向诱导分化为视网膜神经元,甚至整个视网膜方面已取得多项进展,并且体外形成的视网膜细胞可以与宿主视网膜整合。在此篇综述中,首先简要概括哺乳动物视网膜的组织结构、发育过程和调控机制,然后,重点阐述近年来科研工作者探索ES/iPS细胞体外诱导分化为视网膜细胞和组织的研究进展。     

日本发明利用电分离筛选iPS和ES细胞新技术

<正>日本庆应义塾大学利用给细胞加电压时其反应各异的特点,发明了可以从饲养层细胞中简单分离出所需胚胎干细胞(ES细胞)和诱导性多能干细胞(iPS细胞)的新技术。与以往胰蛋白酶分离法相比,该技术具有操作简单并且不会伤害细胞的优点。研究人员预先在长10毫米、宽5毫米的电路板上布排50根20微米的     

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．     

iPS细胞的制备者——山中伸弥

iPS细胞是一种通过转入特定基因而将体细胞诱导出来的干细胞,拥有全能性,在治疗器官衰竭或坏死方面具有巨大潜力。2006年,日本科学家山中伸弥首次将小鼠成纤维细胞转入4个转录因子而制备成功iPS细胞,随后利用相似方法还获得人的iPS细胞．证明了这个方法的可行性。iPS细胞的发明从根本上改变了发育生物学领域的研究,为许多疾病的治疗带来了新的希望。通过介绍山申伸弥及iPS细胞的制备过程,对iPS发明历史有一个轮廓性的认识。     

PNAS:只有特定皮肤细胞能发育成iPS细胞

日本研究人员在最新一期美国《国家科学院院刊》(PNAS)上发表论文说,在利用人体皮肤细胞培养(iPS细胞)时,很可能只有混在其中的一种特定细胞才能发育成iPS细胞,而这种细胞本身就具有万能性。这一发现有可能颠覆京都大学教授山中伸弥提出的原有学说。山中伸弥被称为"日本iPS细胞之父"。2007年,他所在的研究小组利用基因技术将人体皮肤细胞改造成了类似胚胎干细胞的"万能细胞     

肝细胞治疗的新型种子细胞——诱导性多能干细胞

在回顾iPS细胞研究的基础上,针对肝细胞治疗的研究现状,就iPS细胞诱导分化为肝细胞的研究进展及其在肝病细胞治疗中的潜力进行了探讨,并提出了目前面对的主要问题,希望促进iPS细胞在肝病细胞治疗上的应用。     

诱导多能干细胞技术的专利保护及价值分析

1已授权iPS细胞专利格局2008年9月,日本专利局通过快速审批程序授权了首个iPS细胞技术专利,并将iPS细胞专利技术实例列入日本专利局(JPO)《审查基准》,以确保日本在本领域的领先地位。此后,美欧等多国专利局相继授权多项iPS细胞专利(表1)。     

人诱导性多潜能干细胞(iPS细胞)系的建立

掌握建立人iPS细胞系(induced pluripotent stem cells,iPSCs)的技术,以便为人肿瘤细胞重编程为iPS细胞建立技术平台.在人胚胎干细胞的培养条件下,通过携带Oct4、Sox2、c-Myc、Klf44个混合因子的慢病毒感染人皮肤成纤维细胞(CCD-1079SK细胞),从而诱导成干细胞样的克隆.根据人胚胎干细胞的特性进行如下鉴定:克隆形态、碱性磷酸酶活性、核型和CCD-1079SK细胞来源的克隆拟胚体(embryoid bodies,EBs)形成及分化等.结果显示,在人胚胎干细胞的培养环境中,导入Oct4、Sox2、c-Myc、Klf44个因子的CCD-1079SK细胞产生了一株iPSC克隆,这株iPSC克隆在细胞形态、增殖能力、胚胎细胞特异性表面抗原以及基因表达与人胚胎干细胞相似,此外,iPSC克隆在体外悬浮培养中形成拟胚体并分化成3个胚层.人iPS细胞系的成功建立为利用iPS细胞技术开展肿瘤细胞重编程研究奠定了坚实基础.