早期建立 iPS 細胞的方法為：利用逆轉(zhuǎn)錄病毒介導表達 4 個 Yamanaka 因子, 然后將細胞在ES 細胞培養(yǎng)液中培養(yǎng), 再用抗性基因篩選多潛能性相關(guān)啟動子的激活，如 Oct4 和 Nanog 啟動子，在得到細胞形態(tài)相似的 iPS 細胞后，鑒定 iPS 細胞的多潛能性。這些方法構(gòu)建 iPS 細胞的效率很低, 細胞多潛能性不均一,而且有內(nèi)在安全問題, 如病毒的插入突變 c-Myc 的致癌性, 使其仍無法應(yīng)用于臨床治療。為解決這些安全問題和提高 iPS細胞建系的效率,人們從多方面改進構(gòu)建 iPS 細胞。

1. 轉(zhuǎn)座子技術(shù)

    英國和加拿大科學家首次不用病毒載體培育出更安全的誘導多功能干（iPS 細胞)。他們的研究工作是以日本京都大學科學家山中伸彌等人兩年前開拓的一種方法為基礎(chǔ)的。山中伸彌及其同事將 4 個基因植入皮膚細胞，使之被誘導為多功能干細胞，是干細胞研究的重大突破。不過，他們移植基因所用的載體是一種逆轉(zhuǎn)錄病毒，這就意味著這種方法可能會讓使用 iPS細胞的病人增加患癌癥的風險。為了避免這一技術(shù)缺陷，此次英國和加拿大科學家使用的是轉(zhuǎn)基因作物領(lǐng)域常用的 轉(zhuǎn)座子 技術(shù)，它能把稱作 轉(zhuǎn)座子 的基因序列插入到目標基因組中。研究人員利用老鼠和人類的皮膚細胞進行了試驗，結(jié)果顯示重組后的細胞株完全具備了胚胎干細胞的特征。

2. 減少癌變風險

    日本科學家僅用兩個移植基因培育成了人類誘導多功能干細胞(iPS 細胞)，日本慶應(yīng)大學教授岡野榮之的研究小組，僅用先前培育 iPS 細胞所用 4 個誘導基因中的兩個，即 0ct3／4 基因和 Klf4k 基因，也成功培育出了 iPS 細胞。因為除了使用逆轉(zhuǎn)錄病毒作為基因移植的載體這一因素外[17]，造成 iPS 細胞誘發(fā)癌癥風險的因素還與先前研究人員使用的 4 個誘導基因中的一個名為 C-Myc 的基因相關(guān)。所以日本科學家的方法也可以減少 iPS 細胞移植后的癌變風險。

3. 高效快速建立 iPS 細胞

    我國科學家從羊水細胞中快速建立人類 iPS 細胞。繼前不久在世界上首次得到完全由誘導多能干細胞(即 iPS 細胞)發(fā)育的小鼠之后，我國科學家在 iPS 細胞研究領(lǐng)域又取得重大進展：首次從孕婦產(chǎn)前的羊水細胞中高效快速建立 iPS 細胞，所需時間只有 6 天，為目前人類 iPS細胞相關(guān)報道中最短。最近在線發(fā)表于國際權(quán)威雜志《人類分子遺傳學雜志》上的這項成果，是由中科院上海生命科學院／上海交大醫(yī)學院健康科學研究所金穎研究員帶領(lǐng)的干細胞研究組與上海新華醫(yī)院陳方教授合作完成的。據(jù)金穎研究員介紹，此前科學家已經(jīng)成功地將小鼠、大鼠、獼猴、豬和人的體細胞誘導成為 iPS 細胞，誘導技術(shù)也產(chǎn)生了巨大革新，如減少外源轉(zhuǎn)錄因子的種類，使用非整合病毒，質(zhì)粒法等等。 目前關(guān)于人類誘導多能干細胞的研究還處于起步階段，所采用的供體細胞還僅僅局限在人包皮成纖維細胞、表皮細胞、毛囊細胞等少數(shù)細胞類型。更為棘手的是，這些細胞被重編程為 iPS 細胞所需要的時間比較長(通常為 16～35 天)，且效率很低，這大大增加了在個過程中細胞的變異風險。 金穎說， 因此，如何找到一種理想的人類體細胞來源，是全世界科學家的重點關(guān)注課題。 據(jù)介紹，博士研究生李春亮等在金穎研究員指導下，從孕婦產(chǎn)前診斷時剩余的羊水細胞中發(fā)現(xiàn)一部分特殊類群，它們在病毒介導的四種因子誘導下，感染后第二天發(fā)生形態(tài)上的顯著變化，第四天出現(xiàn)人胚胎干細胞類似形態(tài)的克隆，第六天就可以挑選后進行建系。研究人員對建立的 8株人類誘導多能干細胞進行進一步鑒定后發(fā)現(xiàn)，這些細胞能夠長期在體外穩(wěn)定傳代并保持體外長期傳代核型正常，維持自我更新，蛋白和轉(zhuǎn)錄水平高表達全能性的標志基因。誘導多能干細胞的主要應(yīng)用是分化和細胞移植。研究人員按照國際標準嘗試了羊水細胞來源的 iPS細胞的體外、體內(nèi)分化潛能，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，iPS 細胞能夠分化成包括神經(jīng)前體細胞在內(nèi)的各種人體細胞。

4 iPS  細胞的安全性 有多少？

   iPS 研究先驅(qū)日本京都大學教授山中伸彌教授帶領(lǐng)團隊在新一期《自然 生物技術(shù)》雜志上報告說，動物實驗證明，用不同種類的體細胞培育出的誘導多功能干細胞（iPS）移植后使實驗鼠出現(xiàn)腫瘤的危險性存在很大差異。研究人員分別利用小鼠胚胎的皮膚細胞、成年小鼠的胃細胞、尾巴的皮膚細胞以及肝臟細胞培育 iPS 細胞。利用不同的體細胞和培育方法，研究人員共培育出 36 種 iPS 細胞。接著，他們又使這 36 種 iPS 細胞都分化成具備演變成神經(jīng)能力的細胞，并把這些細胞植入另一些實驗鼠的大腦。結(jié)果顯示，被植入分化細胞來自成年小鼠尾巴皮膚細胞的實驗鼠中有 83％體內(nèi)出現(xiàn)了腫瘤；被植入分化細胞來自于小鼠胚胎皮膚細胞的實驗鼠中只有 8％出現(xiàn)腫瘤；而如果實驗鼠移植的分化細胞來自成年小鼠的胃細胞，其體內(nèi)沒有出現(xiàn)腫瘤。研究還發(fā)現(xiàn)，利用含有癌癥基因的體細胞培育 iPS，對腫瘤的發(fā)生幾率并無顯著影響。誘導多功能干細胞能分化生成各種組織細胞，同時又回避了倫理問題，被視為未來再生醫(yī)療的重要材料。上述研究表明，確保 iPS 細胞對治療的安全性，最重要的是選擇何種體細胞作為培育 iPS 細胞的原料。

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