华中农大最新综述：iPSCs临床应用进展

　　

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生物通报道：诱导多潜能干细胞(induced pluripotent stem cells, iPSCs) 自2006年被Yamanaka研究小组发现后, 由于其与胚胎干细胞相似的分化潜能, 且不涉及伦理问题, 在临床研究等方面具有广阔的研究前景并迅速成为当前研究的热点. 利用该技术能获得疾病特异的诱导多潜能干细胞, 避免了移植中的免疫排斥问题, 同时也可将其诱导分化为各种细胞类型并用于疾病模型的研究。近期来自华中农业大学的研究人员就iPS细胞的疾病模型和细胞治疗的研究进展，展开了探讨。

建立特定疾病背景的诱导多潜能干细胞,  并诱导这些多能性干细胞定向分化为带有特定疾病特征的体细胞,  为进一步研究多种疾病的发病机制奠定了基础,  也为药物筛选平台的建立创造了条件。

疾病特异性iPS 细胞系的建立,  为疾病发病机制、药物筛选以及基因纠正治疗奠定了基础. 小鼠在生理上与人类相似,  且其繁殖周期短、本身价廉、来源充足、便于运输,  因此常常作为人类疾病理想的动物模型。

由于很多疾病并没有动物模型来进行相关的研究,  因此,  科学家们更为关注的是对于人类疾病特异性iPS细胞的研究.  由于疾病特异性iPS细胞带有与疾病有关的遗传信息,  可以用于建立疾病模型以研究疾病发生机制,  进而用于药物筛选和个性化细胞及基因治疗,  特别是用于治疗遗传疾病。

而且iPS 细胞可以在适当条件下,  在体外分化成含各个胚层来源的拟胚体(embryoid body, EB), 并进一步分化为治疗相关的功能细胞,  如胰岛素分泌细胞、造血细胞、神经细胞等. 由于iPS 细胞直接由患者的体细胞重编程而来,  所以在进行细胞移植的时候不存在免疫排斥, 且不用考虑细胞来源的伦理问题, 因此,  具有广阔的临床应用前景.  建立由特定基因突变引起的功能性障碍疾病的诱导多潜能干细胞,  进行基因修复后定向分化成功能细胞,  获得安全性评价后,用于临床治疗,  能够缓解甚至是解除患者的疾病。

自成功建立小鼠iPS 细胞[1]以来,  与iPS 细胞有关的研究取得了突飞猛进的发展.  尽管iPSCs目前还存在很多问题有待解决,  但iPSC 技术提供了直接从患者身上获得所需研究材料的手段,  所获得的疾病多潜能干细胞及其终端分化细胞可以用来研究疾病病理机制,  也可以为药物筛选、药物安全性检验提供研究模型,  甚至可以采用修复技术矫正疾病状态,  获得所需的靶细胞用于相关疾病的治疗. iPS细胞的出现解决了ES细胞伦理问题的困扰, 其应用价值令人期待,  但在应用于人体细胞移植或药物研究领域还面临很多问题有待解决。例如：

(ⅰ) 致癌风险.  这是制约iPS 细胞临床应用的首要因素. 由于利用病毒诱导得到的iPS 细胞基因组中整合了用于重编程的基因,  并能在之后的分化过程中稳定存在,  增加了患癌的风险.  近年来,  陆续有研究报道不用病毒载体也能诱导出iPS细胞,  但重编程效率普遍比病毒载体诱导效率低.  因此,  需要在提高安全性的同时,  高效地获得临床级别的患者特异性iPS细胞;

 (ⅱ) iPS 细胞的再分化机制还不明确,  人类仍不能按照自己的意愿将其定向分化为所需的细胞. 因此,  需要进一步深入研究iPS细胞定向分化的分子机理和提高iPS细胞的分化效率,  高效地获得所需的功能性细胞;

(ⅲ) 如何确保分化后的功能细胞移植后能稳定地发挥功效;

(ⅳ) 建立评价iPS细胞安全性的检测系统;

(ⅴ) 目前对于iPSCs和成体细胞之间是如何转变的,  重编程过程是如何发生的还知之甚少.
目前,  通过四因子导入细胞中引起重编程,  确认了这4个因子激活了干细胞相关因子和诱导了细胞的重编程.  但由于有不完全重编程细胞的存在,  因此需要评价iPS 细胞的表观遗传学的稳定性。

另外, iPS细胞与ES细胞存在基因表达差异,  这些基因表达差异是否会影响iPS细胞应用于临床治疗目前还不清楚. 若无法获得高效安全的iPS 细胞,  无法评价iPS细胞是否完全重编程,  则无法确保其临床应用的安全性.  因此,  阐明iPS 细胞形成的分子机制和iPS 细胞定向诱导分化机制就显得尤为重要,  也必将是iPS细胞未来研究重点突破的难题之一.

文章最后指出，随着研究水平的提高和深入,  这些问题必将得到解决.  未来,  人类将能自如地将体细胞转化为iPS 细胞,  并分化为各种体细胞应用于临床.  最关键的是, iPS 细胞避开了免疫排斥以及伦理道德问题. 因此, iPS 细胞的研究在疾病治疗和临床应用方面将具有广阔的前景。
（生物通：万纹）

原文检索：
彭静,  黄聪,  蒋思文.  诱导多潜能干细胞(iPSCs)的临床应用进展.  科学通报, 2014, 59: 763–768
Peng J, Huang C, Jiang S W. Clinical application progress of induced pluripotent stem cells (iPSCs) (in Chinese). Chin Sci Bull(Chin Ver), 2014, 59: 763–768, doi: 10.1360/972013-894