外周血细胞重编程为诱导性多潜能干细胞的研究进展

诱导性多潜能干细胞(iPSCs)是指分化细胞中导入特定转录因子后逆转恢复到类似胚胎干细胞的具有自我更新、多向分化等潜能的一类细胞。诱导疾病特异性iPSCs是疾病机理、再生医学等领域的研究热点。目前,人iPSCs供体细胞主要来源于皮肤成纤维细胞,需要组织活检、体外增殖等繁琐过程。利用外周血细胞(peripheral blood cells)成功诱导iPSCs,具有取材方便、诱导快速等优点,将极大地促进iPSCs研究。该文在介绍iPSCs诱导方法的基础上,重点阐述了从小鼠B细胞、T细胞,人脐带血细胞,到人外周血细胞重编程为iPSCs的研究进展,分析了该技术的特点和可能存在的问题,并进行了前景展望。     

诱导性多潜能干细胞技术进展

诱导性多潜能干细胞(induced pluripotent stem cells,iPSCs)可以通过在分化的成纤维细胞中导入特定的转录因子获得。IPS细胞与胚胎干细胞(embryonic stem cell,ESCs)在形态,增殖能力,基因表达谱和畸胎瘤形成上没有区别,因此在研究疾病机制,药物筛选和毒理学上有重要的应用价值。一旦解决了安全性和效率问题,iPS细胞将在再生医学上有重要的应用价值。主要从提高转化效率、制备无遗传修饰的iPS细胞和疾病特异性的iPS细胞这3个近来在iPS领域飞速进展的方向做一综述。     

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.     

体细胞重编程为多潜能干细胞的研究进展

人类的胚胎干细胞（embryonic stem cells,ES cells）可以用来治疗很多疾病,但是如果通过核移植来获得与供体或者患者相匹配的ES细胞,就会受到人卵母细胞来源等条件的制约。这就促使了将体细胞重编程为多潜能细胞这样一种技术策略的发展,其中包括将分化细胞与ES细胞融合,在卵细胞、ES细胞或多潜能癌细胞的抽提物中孵育,强制多潜能因子过表达等具体的方法。通过这些途径引出了一些核功能的重编程以及相应的DNA甲基化修饰、组蛋白翻译后修饰,使体细胞表达特定的多潜能因子,转变为类似胚胎干细胞的多潜能细胞。     

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．     

诱导性多能干细胞构建策略及其提高重编程效率的方法

以Oct4、Sox2、Klf4和c-Myc等转录因子于体细胞中异位表达,可获得具有胚胎干细胞特性的诱导性多能干细胞(iPSCs),但是iPSCs技术的重编程效率和应用于临床上的安全性却都很低。目前,iPSCs的研究集中于3个方面:一是增加iPSCs技术的重编程效率;二是增加iPSCs应用于临床时的安全性;三是开创新的构建iPSCs的方法。第一个方面通过调整体细胞的表观遗传特性和细胞信号网络来达到;第二个方面可通过减少致癌性因子的使用及选择合适的载体系统来达到。而且,一些小分子化合物和调节细胞信号网络的方法也被用于诱导体细胞重编程为iPSCs。相对于仅仅使用转录因子重编程体细胞为iPSCs,使用小分子化合物或调节细胞信号网络的方法重编程体细胞为iPSCs的效率更高,而且通过这种方法获得的iPSCs的有更高的临床安全性。新构建iPSCs的方式与依赖含转录因子表达载体构建iPSCs的传统模式区别较大,它们的临床安全性或(和)重编程效率也得到了极大提高。使用4个转录因子的重组蛋白或体外合成并修饰的转录因子的mRNA已经能成功构建iPSCs;而使用miRNAs高效率重编程小鼠和人的体细胞为iPSCs的方法则开创了脱离转录因子重编程体细胞的全新策略。     

细胞重编程的分子机制

细胞重编程,尤其是诱导多能性干细胞的出现,给再生医学带来极大的希望。近年来,这方面的研究吸引了众多科学家的参与,也取得了非常丰富的成果。本文主要从转录因子、表观遗传和信号转导等角度,介绍了细胞重编程分子机制研究方面的进展和未来的方向。     

诱导性多潜能干细胞（iPS）的研究现状和展望

诱导多潜能性干细胞（inducedpluripotentstemcells,iPS细胞）是通过在分化的体细胞中表达特定的几个转录因子,以诱导体细胞的重编程而获得的可不断自我更新（self-renewal）且具有多向分化潜能的细胞．由于iPS既避免免疫排斥,又不涉及伦理道德问题,因此具有广泛且重要的临床应用价值．自从2006年Takahashi和Yamanaka报道成功地建立小鼠的iPS细胞以来,全世界众多实验室开始了iPS细胞研究,并取得了巨大进展．本文回顾过去几年内在iPS细胞研究领域中的新发现,包括建立iPS细胞的方法、iPS细胞形成的分子机制和iPS细胞的应用,并探讨该领域中急需解决的问题和发展前景．     

不同物种诱导性多潜能干细胞研究进展及应用

将特定的转录因子转入细胞并使其重编程后,获得与胚胎干细胞极其相似的多潜能性干细胞,称为诱导性多潜能干细胞(induced Pluripotent Stem Cells,iPS),它是由日本Yamanaka研究小组首次构建并命名。iPS细胞具有极强地自我更新和多项分化潜能,有发育和分化形成机体内几乎所有组织细胞类型的潜能,从而构成机体各种复杂的组织器官,且避免了在伦理、道德、宗教、法律和免疫排斥等诸多问题。随着iPS技术的不断发展,不同物种的iPS细胞相继产生,为细胞代替治疗、疾病模型的建立和药物筛选及再生医学等注入了新的活力。目前,iPS细胞的研究尚处于初级阶段,在临床应用上还存在诸多问题,本文将对近年来不同物种iPS细胞的产生、应用,及我们未来面临的问题和挑战进行综述。     

细胞重编程中的表观遗传分子机制

成体细胞可以通过核移植、细胞融合或者特定因子导入的方式实现重编程回到多能性状态。在重编程的过程中,表观遗传水平的调控机制起到了非常关键的作用。通过回顾重编程的研究进展来探讨表观遗传学在重编程中的调控机制。     

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。     

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。     

Application of biomaterials to advance induced pluripotent stem cell research and therapy

Derived from any somatic cell type and possessing unlimited self-renewal and differentiation potential, induced pluripotent stem cells (iPSCs) are poised to revolutionize stem cell biology and regenerative medicine research, bringing unprecedented opportunities for treating debilitating human diseases. To overcome the limitations associated with safety, efficiency, and scalability of traditional iPSC derivation, expansion, and differentiation protocols, biomaterials have recently been considered. Beyond addressing these limitations, the integration of biomaterials with existing iPSC culture platforms could offer additional opportunities to better probe the biology and control the behavior of iPSCs or their progeny in vitro and in vivo. Herein, we discuss the impact of biomaterials on the iPSC field, from derivation to tissue regeneration and modeling. Although still exploratory, we envision the emerging combination of biomaterials and iPSCs will be critical in the successful application of iPSCs and their progeny for research and clinical translation.