诱导性多潜能干细胞_iPS cells_的研究进展

-1092-国际精神病学杂志JOURNAL OF INTERNATIONAL PSYCHIATRY2020年第47卷第6期人体诱导多能干细胞技术在精神分裂症研究中的应用现状与展望徐书琦万瑾凌王学义王冉【摘要】诱导多能干细胞（iPSCs）技术作为现下的一个热门领域，提供了一种用以体外模拟神经系统发育过程的工具。

本文中综述了应用精神分裂症（SCZ）患者来源iPSCs模型在精神分裂症领域中的研究进展，通过hiPSCs建立SCZ模型以期阐明这类复杂遗传性精神疾病的发病机制，并提出iPSCs在诱导产生神经元方面的挑战及对未来研究前景的展望，以期实现疾病的早期干预及个体化治疗。

【关键词】诱导多能干细胞；精神分裂症；神经细胞模型【中图分类号］R749.3【文献标识码】A【文章编号］1673-2952（2020）06-1092-05◎综述◎Summarize精神分裂症（Schizophrenia,SCZ）是一种复杂的精神疾病，由环境、遗传等多种因素共同致病，然而，SCZ的确切病因和影响因素还不十分明确，其发病机制仍处于探索阶段。

在众多因素中，遗传因素最具影响力并具有强有力的支撑。

基因变异以及微效基因叠加作用都可能影响SCZ的发病。

因此，识别基因特征和生物学信号对SCZ的发展具有重要作用。

2006年，日本科学家Takahashi从胚胎十细胞及肿瘤细胞特异表达的候选转录因子中筛选出4种转录因子（Oct3/4、Sox2、c-Mye和Klf4）,在ES细胞培养条件下，将小鼠胚胎成纤维细胞和成年小鼠尾尖成纤维细胞诱导为小鼠iPSCs,并利用这4种转录因子成功将人成纤维细胞诱导为人诱导多能干细胞（human induced pluripotent stem cells,hiPSCs）〔5iPSCs的成功培养及分化第一次证明人类体细胞有被重新诱导至多能干细胞的潜力.通过获得同种基因型的患者来源的细胞建立iPSCs能在细胞水平上反映临床诊断的异质性，并可避免人类胚胎干细胞涉及的伦理道德及法律的争议。

“干细胞治疗阿尔茨海默病”资料合集目录一、干细胞治疗阿尔茨海默病的现状及未来二、中药调控神经干细胞治疗阿尔茨海默病的作用机制三、干细胞治疗阿尔茨海默病的研究进展及挑战四、干细胞治疗阿尔茨海默病的研究现状及发展趋势干细胞治疗阿尔茨海默病的现状及未来干细胞治疗阿尔茨海默病的现状与未来：希望与挑战并存随着人口老龄化的加剧，阿尔茨海默病已成为一种日益常见的神经退行性疾病。

传统治疗方法大多只能缓解症状，无法根治此病。

近年来，干细胞治疗被誉为阿尔茨海默病研究的新希望，为患者带来了曙光。

本文将详细探讨干细胞治疗阿尔茨海默病的现状及未来发展。

干细胞治疗阿尔茨海默病的原理在于利用干细胞的自我更新和分化能力，替换受损的神经细胞，分泌神经营养因子，以改善阿尔茨海默病患者的认知功能。

目前，许多科研团队已取得了一些令人鼓舞的成果。

例如，中国科学院上海药物研究所发现一种新型的干细胞药物，可显著改善阿尔茨海默病小鼠的记忆和认知功能。

虽然干细胞治疗阿尔茨海默病的研究取得了阶段性成果，但在临床应用上仍存在一些挑战。

干细胞治疗的长期安全性尚待验证，部分患者在治疗后可能出现免疫排斥反应。

治疗过程中干细胞的来源、数量和质量都是关键因素，而这些问题在现阶段仍难以完全解决。

以某临床试验为例，虽然接受干细胞治疗的患者在认知功能上有一定改善，但部分患者出现发热、脑水肿等不良反应。

由于患者个体差异以及病情严重程度不同，治疗效果也存在较大差异。

尽管干细胞治疗阿尔茨海默病面临诸多挑战，但其在临床应用上的前景依然值得期待。

未来研究方向主要包括：1）优化干细胞来源，提高细胞质量和数量；2）深入研究干细胞作用机制，为治疗提供理论依据；3）开展更多临床试验，验证干细胞治疗的安全性和有效性；4）解决伦理和法律问题，为干细胞治疗提供合法依据。

随着科技的不断进步和研究的深入，干细胞治疗阿尔茨海默病的未来充满希望。

相信在不久的将来，通过科学家们的努力，干细胞治疗将成为阿尔茨海默病的有效治疗方法，让更多的患者受益。

人类胚胎干细胞和诱导多能干细胞的研究人类胚胎干细胞（human embryonic stem cells，hESCs）和诱导多能干细胞（induced pluripotent stem cells, iPSCs）是当今生物医学研究的重要热点之一。

这两种干细胞都具有自我更新和分化为多种不同类型细胞的能力，因此在组织再生、疾病治疗、药物筛选等领域有着广泛的应用前景。

本文将综述人类胚胎干细胞和诱导多能干细胞的研究现状和前景。

一、人类胚胎干细胞1. 发现和特点人类胚胎干细胞是在1998年，由美国犹他大学埃文斯实验室发现的。

它们是从人类胚胎的内细胞团（inner cell mass，ICM）中分离出来的非常原始的细胞，具有自我更新和无限增殖的能力，并可以分化为身体的所有不同类型的细胞，包括神经元、心肌细胞、肝细胞等。

这些特点使得人类胚胎干细胞成为组织工程和再生医学领域的重要研究材料，有着广泛的用途。

2. 研究进展和问题尽管人类胚胎干细胞潜力巨大，但是在研究和应用过程中依旧受到很多限制和问题。

首先，人类胚胎干细胞的获取受到伦理和法律的限制。

在许多国家和地区，胚胎干细胞研究和应用仍然是禁止或受严格限制的。

即使是在开放的国家，也需遵循伦理标准和规定的程序，获得胚胎干细胞。

其次，人类胚胎干细胞的使用也存在一些问题。

首先，人类胚胎干细胞具有致癌性和免疫排异等风险，不当的使用会导致一些不良后果。

其次，人类胚胎干细胞分化过程中的影响因素、机制以及调控方法还不完全清楚，因此在分化过程中的控制更为困难。

此外，用于分化人类胚胎干细胞的培养基和因子组合等方法，也在不断的优化和改进中。

二、诱导多能干细胞1. 发现和特点在人类胚胎干细胞受到法律和伦理限制的背景下，2006年，日本的山中伸弥等一众科学家发现了诱导多能干细胞（induced pluripotent stem cells，iPSCs），这是人类成体细胞被诱导再生为早期胚胎干细胞状态的一种细胞，可以用于组织工程、疾病治疗、药物筛选等领域。

ips细胞研究大事记来源:新华网干细胞是人体内可以转化为各种器官和组织的细胞，过去只能从胚胎中获得。

２００７年１１月，美国和日本科学家分别宣布独立发现将普通皮肤细胞转化为干细胞的方法，得到的干细胞称为诱导多功能干细胞，又名ｉＰＳ细胞。

这一发现分别被《自然》和《科学》杂志评为２００７年第一和第二大科学进展。

ｉＰＳ细胞具有和胚胎干细胞类似的功能，却绕开了胚胎干细胞研究一直面临的伦理和法律等诸多障碍，成为干细胞研究的热点领域之一，近两年来有关进展不断。

２００８年４月，美国加利福尼亚大学科学家报告称，他们将实验鼠皮肤细胞改造成ｉＰＳ细胞，然后成功使其分化成心肌细胞、血管平滑肌细胞及造血细胞。

２００９年２月，日本东京大学科学家宣布，成功利用人类皮肤细胞制成的ｉＰＳ细胞培育出血小板，而且从技术上说用ｉＰＳ细胞培育人类红细胞和白细胞都是可能的；紧接着，日本庆应大学科学家又宣布，成功用实验鼠的ｉＰＳ细胞培育出鼠角膜上皮细胞。

２００９年３月伊始，ｉＰＳ细胞研究便相继迎来两项重大突破。

英国和加拿大科学家发现了不借助病毒、安全将普通皮肤细胞转化为ｉＰＳ细胞的方法；美国科学家则在《细胞》杂志上宣布，他们可以将ｉＰＳ细胞中因转化需要而植入的有害基因移除，且保证由此获得的神经元细胞的基本功能不受影响。

２００９年７月，ｉＰＳ细胞研究在临床应用道路上又迈出非常重要的一步。

据英国《自然》杂志网站２３日报道，中国科学家周琪和高绍荣等人利用ｉＰＳ细胞克隆出活体实验鼠，首次证明ｉＰＳ细胞与胚胎干细胞一样具有全能性。

该成果让人们看到了ｉＰＳ细胞具有实用性。

人们完全可以期待，在一系列危险和潜在危险被一一规避后，尚处在实验室阶段的ｉＰＳ细胞研究，将能很快应用于人类疾病的临床治疗。

各国争相领跑ｉＰＳ细胞研究来源:新华网由于触及伦理道德等问题，曾被普遍看好的胚胎干细胞研究一直处于进退两难的境地。

２００７年，ｉＰＳ细胞（诱导多功能干细胞）的诞生令科学家们将注意力投向这一争议性小的干细胞研究领域，一些国家的政府更是以极大的热情，或加大投入，或制订鼓励政策，推动这一新兴的干细胞研究。

iPS细胞的研究进展随蓓蓓【摘要】本文内容主要包括三个部分。

第一部分，iPS细胞的定义、特征和医用价值。

第二部分，iPS细胞诱导因子和诱导方法。

iPS细胞诱导基因主要有四个：Oct4、Sox2、c．Myc和Klf4。

Oct4和Sox2在诱导重构iPS细胞的过程中是必须的，Klf4和c-Myc的作用则是改变染色质的结构，有利于Oct4和Sox2的结合，提高诱导成功的效率。

方法一，使用逆转录病毒为载体，可能会因为外源基因插入细胞基因组，干扰了内源基因的表达，容易诱发癌症；方法二，使用转染质粒，用一种小分子物质代替以往使用的一种癌基因，就可以成功得到iPS细胞；方法三，无需逆转录病毒载体诱导产生iPS细胞，因此也就避免了使用逆转录病毒载体所带来的基因插入、整合、突变等问题。

第三部分，国内和国外iPS细胞的研究进展。

【期刊名称】《科教导刊：电子版》【年(卷),期】2016(000)003【总页数】2页(P138-139)【关键词】iPS细胞;诱导因子;逆转录病毒;转染质粒【作者】随蓓蓓【作者单位】济宁医学院生物科学学院实验中心,山东日照276826【正文语种】中文【中图分类】Q8192006 年日本科学家山中伸弥在世界著名学术杂志《细胞》上率先报道了iPS干细胞的研究。

他们把Oct4、Sox2、c-Myc 和Klf4这四种转录因子基因克隆入病毒载体，然后引入小鼠成纤维细胞，发现可诱导其发生转化，产生的iPS细胞在形态、增殖能力、表观遗传修饰类，以及细胞分化等方面都表现出了与胚胎干细胞相似功能，他们将这类细胞命名为诱导多功能干细胞。

2007年，科学家们运用相似的方法，通过病毒转导，将Oct4、Sox2、c-Myc和Klf4导入人的成纤维细胞，成功获得了人的iPS细胞。

人iPS细胞的获得使人们开始将视线投向iPS细胞的医疗应用之中，运用iPS技术获得病人特异的iPS细胞，进行药物筛选或基因治疗。

近年来对于IPS细胞研究，取得了很大的突破，这为组织工程提供了丰富的细胞来源。

人工诱导多能干细胞的发展和面临的主要问题航天航空学院航03班徐越学号_2010011566诱导性多功能干细胞（iPSC），是通过导入特定基因或基因产物，将体细胞人工诱导成为类似于胚胎干细胞（ESC）的、具有多向分化能力的、可以持续分离生长的多功能干细胞。

这项技术由日本京都大学山中伸弥教授在2006年首先提出[1]，因其乐观的应用价值而引起了科学界的广泛关注并迅速发展。

这篇文章将就iPS细胞的基本技术、发展及面临的问题等方面做一些综述。

一、历史背景上世纪八十年代小鼠ESC被成功分离和细胞体内重编程概念的建立，使再生医学得以建立和发展。

由于胚胎干细胞有多向分化能力，可以有效修复退化的或是受损的组织，治疗一些疑难杂症。

但是，基于胚胎干细胞的临床治疗面临着两个问题：1）植入异体胚胎干细胞可能导致机体的排异反应；2）每一个用于治疗的胚胎都有潜在发育成个体的能力，涉及到伦理问题。

iPS细胞的出现有希望使这两个问题得以解决。

二、技术概述人工诱导多能干细胞的大致过程是：1）取自体体细胞进行体外培养；2）利用“载体”等方法将特定基因或基因产物转入体细胞；3）用与ES细胞相似的条件进行体外培养；4）利用多能细胞标记等条件筛选出iPS细胞；5）生成嵌合体或诱导培养成组织并进一步应用。

1、细胞来源iPS细胞的来源全部取自体细胞。

2006年这一概念第一次被提出时，山中伸弥使用的是小鼠表皮成纤维细胞和尾尖成纤维细胞。

2007年，成人皮肤成纤维细胞也被成功诱导成iPS 细胞。

[2]后来的研究中，以成纤维细胞为细胞源最为常见。

2008年，从成年小鼠的肝脏和胃细胞诱导iPS细胞也获得了成功。

[5]在小鼠中，最常用的是表皮成纤维细胞和尾尖成纤维细胞，也有神经细胞、肌肉细胞、间充质干细胞等，2009年成熟的B细胞和T细胞也获得成功。

人类中新生儿的包皮、口腔黏膜、成人真皮最为常用，角质细胞、间充质细胞、脐带血细胞等也有应用。

有学者证明任意的体细胞都有被诱导成iPS细胞的能力，与细胞种类及人的年龄、性别等没有关系。

诱导性多能干细胞的研究及应用诱导性多能干细胞（Induced Pluripotent Stem Cells，简称iPS细胞）是一种通过基因工程技术，将成熟细胞（如皮肤细胞）重新编程为具有多能性的干细胞。

这种细胞类型具有类似于胚胎干细胞的分化潜能，能够分化成各种细胞类型，如神经元、心肌细胞、胰岛细胞等，为再生医学、疾病建模、药物筛选等领域提供了重要的研究工具和应用前景。

一、诱导性多能干细胞的研究诱导性多能干细胞的研究始于2006年，当时日本科学家山中伸弥（Shinya Yamanaka）及其团队通过导入四个转录因子（Oct3/4、Sox2、c-Myc和Klf4）成功地将小鼠成纤维细胞重编程为具有多能性的干细胞，这一研究成果于2012年荣获诺贝尔生理学或医学奖。

随后，科学家们不断优化重编程技术，提高了iPS细胞的诱导效率和安全性，并将其应用于人类细胞的研究。

目前，诱导性多能干细胞的研究主要集中在以下几个方面：1.疾病建模：利用iPS细胞技术，科学家们可以模拟各种疾病的发生和发展过程，如帕金森病、阿尔茨海默病、糖尿病等，从而为疾病的机制研究和新药开发提供重要的实验平台。

2.药物筛选：iPS细胞技术可以模拟人体各种细胞类型，用于药物筛选和毒性测试，从而提高药物研发的效率和安全性。

3.再生医学：iPS细胞具有分化成各种细胞类型的潜能，可用于再生医学领域，如治疗心肌梗死、神经退行性疾病、糖尿病等。

4.个体化医疗：利用患者的体细胞制备iPS细胞，可以模拟患者疾病的发生和发展过程，从而为个体化医疗提供重要的支持和指导。

二、诱导性多能干细胞的应用目前，诱导性多能干细胞已经在多个领域取得了重要的应用成果：1.疾病治疗：利用iPS细胞技术，科学家们已经成功地治疗了一些疾病，如先天性黑蒙症、帕金森病等。

例如，日本科学家利用iPS细胞制备的视网膜色素上皮细胞治疗了一名先天性黑蒙症患者，取得了良好的治疗效果。

2.药物研发：iPS细胞技术已经被广泛应用于药物研发领域，如新药筛选、毒性测试等。

医药·保健干细胞的研究进展及应用前景王晓瑞1李薇1顾恩妍2张慧1胡桂1（1、昆明医科大学海源学院，云南昆明6501062、北京吉源干细胞医学研究院，北京101318）现今，干细胞的研究越来越被重视，干细胞技术发展迅速，已从基础医学研究扩展到了临床应用研究，在生殖系统疾病、神经系统疾病、组织损伤性疾病等的治疗方面已取得了显著的进展[1]。

干细胞是一种特殊细胞，它具有自我更新能力、多向分化能力、可植入能力及组织重建能力等特征，它既可以通过细胞分裂维持自身群体的稳定，又可以分化成为不同类型细胞，进而构成机体各种复杂的组织器官[2]。

干细胞的研究不仅为生物学和基础医学提供了更深入的视角，而且为临床上对于很多疾病的治疗提供了新的思路，带来了新的希望。

1干细胞的定义及特点目前，根据干细胞的来源可将干细胞分为胚胎干细胞和成体干细胞两大类。

胚胎干细胞，被誉为全能性干细胞，理论上讲，无论在体内还是体外环境都可以诱导分化为机体中的所有细胞类型，在适当的条件下它们甚至可以发育为一个有机体。

成体干细胞，是存在于发育成熟个体内已分化组织中的未分化细胞，它具有自我更新能力并能分化为其所在组织起源的所有细胞类型。

而诱导性多能干细胞（iPS 细胞）是源于成熟体细胞诱导演变成具有胚胎干细胞的全能分化潜能细胞，归在哪一类尚存争议。

1.1胚胎干细胞（embryonic stem cell ，ESCs ，简称ES 或EK 细胞），是由胚胎内细胞团或原始生殖细胞经体外抑制培养而筛选出的细胞，它具有体外培养无限增殖、自我更新和多向分化的特性，此外，胚胎干细胞保持着高的端粒酶活性和正常细胞信号传导途径，可以快速增殖。

1.2成体干细胞，是存在于发育成熟个体内已分化组织中的未分化细胞，它具有自我更新能力并能分化为其所在组织起源的所有细胞类型。

有造血干细胞、神经干细胞、间充质干细胞等多种类型。

最新的研究表明成体干细胞不仅能分化为特定谱系细胞，还能分化成为在发育上无关的其他谱系细胞，这提示成体干细胞具有较大的分化潜能，可在组织修复等多种疾病的治疗中发挥重要的作用[3]。

不同类型干细胞移植的比较引言：干细胞移植已经成为现代医学领域中备受关注的研究课题。

干细胞移植具有潜在的治疗效果，可以用于治疗多种疾病和损伤。

在干细胞移植领域，存在多种类型的干细胞可供选择。

本文将比较&介绍了胚胎干细胞、间充质干细胞和诱导多能性干细胞（iPSCs）三种常用的干细胞类型的移植方法及其应用领域。

一、胚胎干细胞移植胚胎干细胞（Embryonic Stem Cells，ESC）是在受精卵发育早期分离出来的可源源不断分化为各种类型细胞的干细胞种类。

胚胎干细胞移植是指将基因改良的胚胎干细胞移植到患有各种疾病或受损组织中，以修复和再生组织。

胚胎干细胞移植的优势在于其具有极高的分化潜能和复制能力，能够分化为几乎所有类型的细胞。

该方法已被用于治疗心脏病、糖尿病、帕金森氏症等多种疾病。

二、间充质干细胞移植间充质干细胞（Mesenchymal Stem Cells，MSCs）是从脐带、骨髓、脂肪组织等来源分离得到的干细胞。

间充质干细胞移植是将间充质干细胞应用于医学治疗的一种方法。

间充质干细胞具有多潜能分化能力，可以分化为成骨细胞、软骨细胞和脂肪细胞等不同类型的细胞。

该方法在临床上常被用于治疗关节炎、肺纤维化、颅脑损伤等疾病。

三、诱导多能性干细胞移植诱导多能性干细胞（Induced Pluripotent Stem Cells，iPSCs）是通过基因重编程技术将成体细胞重置至类似胚胎干细胞状态获得的干细胞。

诱导多能性干细胞移植是指将诱导多能性干细胞移植到患者身体中，以进行组织修复和再生。

诱导多能性干细胞具有与胚胎干细胞相似的特性，可用于多种组织分化。

此方法已被用于临床试验，治疗包括退行性神经疾病和心血管疾病在内的多种疾病。

比较分析：1.安全性：胚胎干细胞移植的研究还存在一些伦理和安全性方面的问题，如捐赠胚胎的道德问题和避免移植后的排斥反应。

而间充质干细胞和诱导多能性干细胞由于来源广泛且无伦理争议，因此相对较为安全。

诱导性多能干细胞【关键词】干细胞; 细胞分化; 转录因子诱导性多能干细胞（induced pluripotent stem cells, iPS）是通过基因转染技术(gene transfection)将某些转录因子导入动物或人的体细胞, 使体细胞直接重构成为胚胎干细胞（embryonic stem cell, ES）细胞样的多潜能细胞。

iPS细胞不仅在细胞形态、生长特性、干细胞标志物表达等方面与ES细胞非常相似, 而且在DNA甲基化方式、基因表达谱、染色质状态、形成嵌合体动物等方面也与ES细胞几乎完全相同。

iPS细胞的研究受到人们广泛的关注, 是目前细胞生物学和分子生物学领域的研究热点。

iPS细胞技术诞生还不到2年, 却为干细胞的基础研究和临床疾病治疗研究带来了前所未有的希望, iPS细胞技术的出现使人们从ES细胞和治疗性克隆等激烈的伦理学争论中解脱出来。

但是, 目前制备iPS细胞的方法在安全性方面还存在一定问题, 因此探索一种高效、安全的iPS细胞的制备方法显得十分必要。

1 iPS细胞的制备方法2006年T akahashi等［1］研究小组利用分别携带Oct4、Sox2、Myc和Klf4转录因子的4种逆转录病毒载体感染小鼠胚胎成纤维细胞(mouse embryonic fibroblasts, MEFs), 经过G418药物筛选成功获得第1批iPS细胞。

但是这批iPS细胞系中DNA甲基化的方式与自然存在的ES细胞不同, 而且这批iPS细胞不能形成畸胎瘤。

Okita等［2］研究小组报道了第2批iPS细胞的产生。

他们采用与制备首批iPS细胞相同的方法, 但是采用了不同的筛选基因。

第2批iPS细胞系DNA甲基化的方式与自然存在的ES细胞的甲基化方式相同, 并且能形成畸胎瘤。

2007年末, Takahashi和Yu等［3, 4］两研究小组分别在细胞和科学杂志上报道关于iPS研究里程碑的实验结果, 他们都成功获得了人的iPS细胞系。

人诱导多能干细胞（induced pluripotent stem cells, iPSCs）实验步骤一般包括以下几个步骤：
1. 细胞来源：从人体组织中提取成纤维细胞或皮肤细胞等，经过重编程后获得iPSCs。

2. iPSCs的培养：将iPSCs置于含有胎牛血清和抗生素的培养皿中培养，并在培养液中添加适当的生长因子和激素。

3. iPSCs的鉴定：使用荧光标记的抗体检测iPSCs的细胞表面标志物，如SSEA-4和TRA-1-81等。

4. iPSCs的定向分化：将iPSCs定向分化成所需的细胞类型，如心肌细胞、神经元、肝细胞等。

5. 细胞培养和分离：将分化后的细胞进行培养和分离，以获得足够数量的细胞用于实验。

6. 实验操作：根据实验目的进行相应的操作，如细胞移植、药物筛选、基因编辑等。

7. 结果分析：对实验结果进行分析，如细胞形态、基因表达、细胞功能等方面的分析。

需要注意的是，iPSCs实验涉及到细胞操作和遗传操作等高风险操作，需要严格遵守实验室安全规定和操作规范。

诱导性多潜能干细胞(iPS)的应用进展陈要臻;安群星;陈晓鹏;穆士杰;张献清;余瑞【摘要】@@ 诱导性多潜能干细胞(induced pluripotent stem cells,iPS cells)自问世以来,取得了突飞猛进的发展.2006年8月,Takahashi和Yamanaka~([1])确定诱导iPS细胞生成的4种转录因子是:Oct4、Sox2、c-Myc和Klf4.【期刊名称】《中国医药生物技术》【年(卷),期】2010(005)002【总页数】4页(P143-146)【作者】陈要臻;安群星;陈晓鹏;穆士杰;张献清;余瑞【作者单位】710032,西安,第四军医大学西京医院输血科;710032,西安,第四军医大学西京医院输血科;710032,西安,第四军医大学西京医院输血科;710032,西安,第四军医大学西京医院输血科;710032,西安,第四军医大学西京医院输血科;710032,西安,第四军医大学西京医院输血科【正文语种】中文诱导性多潜能干细胞（induced pluripotent stem cells，iPS cells）自问世以来，取得了突飞猛进的发展。

2006 年 8 月，Takahashi 和 Yamanaka[1]确定诱导iPS 细胞生成的 4 种转录因子是：Oct4、Sox2、c-Myc 和 Klf4。

2007 年 11~12 月，日本的 Yamanaka 小组用这 4 种转录因子组合将人的体细胞重编程为iPS 细胞[2]。

美国的 Thomson 小组用 Oct-4、Sox2、Nanog和Lin28 这 4 种转录因子也将人的体细胞重编程为 iPS 细胞[3]。

由于iPS 细胞与胚胎干细胞（embryonic stem cell，ES）的生物学特性非常相似，又不涉及伦理道德问题，因此具有重要的临床应用潜能。

iPS 细胞的未来是可以安全用于临床的治疗型干细胞，本文就iPS 细胞临床应用的安全性与应用进展做一综述，并探讨其应用前景。

诱导性多能干细胞相关基因Oct4、Sox2、Nanog的研究进展662?[9][1O][12][13][14][15][16]医学综述2o12年3月第18卷第5期MedicalRecaDitulate.Mar.2012.V01.18.No.5 ingprotein(H-FABP):relationshipwitha~erialintima-media thicknessandroleasdiagnosticmarkerforatherosclerosisinpa—tientswithrepairedglucosemetabolismJ].CardiovascDiabeto1.2011,10:37.RaitakariOT,AdamsMR,CelermajerDS,eta1.EffectofLp(a)on theearlyfunctionalandstructuralchangesofatherosclerosis『J]. 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Keywords:Inducedpluripotentstemcells;Tumorstemcell;Oct4;Sox2;Nanog基金项目:内蒙古卫生厅2010年医疗卫生科研计划项目(2010038)2OO6年8月,Takahashi等¨最终明确Oct4,Sox-2,c.Myc,Klf4这4种转录因子基因的导入可以将已成熟的大鼠皮肤成纤维细胞重编程转化为ESCs样细胞,称为诱导性多能干细胞(inducedplufipotentstemceils,iPSCs).2007年底,Takahashi等l和Yu等相继将这一革命性技术在人类细胞中得以实现,从新的14种候选基因中筛选出4种基因(0ct3/4,Sox2,Nanog和Lin28),但两种研究iPSCs产生的效率都极低,只有0.01%,由于癌基因c—Myc基因的引入,20%的iPSCs医学综述2012年3月第18卷第5期MedicalRecapitulate,Mar.2012,V o1.18,No.5 嵌合体都会形成肿瘤.因此有学者质疑,所谓干细胞属性更像是肿瘤细胞属性,指出c—Myc和Klf4基因以及反转录病毒具有致癌性,因而急于开展基因治疗将伴随极大的不良反应引.尽管Takahashi等随后发表了不需cMyc_6和反转录病毒载体也能产生iPSCs的论文,但产生效率大大下降.Oct4和Sox2对于iPSCs不可或缺,而Oct4,Sox2是否致癌或有其他不良反应,是干细胞研究领域一项较有意义的课题.1Oct4基因ESCs基因0cI4也称Oct3/4,又名POU5F1(POUclass5homeobox1),位于染色体的6p21.31位置,Oct4A是POU5F1基因的转录本1,即常说的干细胞转录因子Oct4,为360氨基酸残基;而另一个转录本2(Oct4B,266残基)是细胞质表达,不能维持干细胞状态,研究也较少.Oct4A有5个外显子,仅第一个外显子比较独特,含有pou和homeobox结构域,进化保守(如黑猩猩,犬,牛,小鼠,大鼠,斑马鱼)J.在人类ESCs维持自我更新能力方面,Oct4A是最重要的基因之__.目前能肯定的Oct4A表达主要见于ESCs和原始生殖细胞.若细胞分化,Oct4A表达通常会降低或消失.Oct4A作为肿瘤相关基因争议较多,而越来越充分的证据表明Oct4A存在序列相似的上述剪接异构体Oct4B和lO个左右反转座假基因(无内含子),因此若干Oct4A表达于多种成体细胞,而肿瘤细胞的研究很可能包含了不少假阳性结果J.如果免疫组化,免疫荧光,WesternBlot所用的抗体为针对Oct4A全长肽段的多抗,就难以区分Oct4B.如果反转录.聚合酶链反应引物设计于第2,3,4,5外显子,也不能区分Oct4B.如果引物设计于第一个外显子,而没有采用DNA消化酶(DNase)清除RNA中残留的基因组DNA(或不充分),没有采用不加反转录酶的负对照,则所得阳性结果可能来自于残留基因组DNA中诸多假基因DNA.更细致地研究还要考虑假基因可能的转录产物,如假基因Oct4一pgl和Oct4一pg5可能调节Oct4A 活性并参与肿瘤发生¨.可以被质疑的Oct4A表达研究:①睾丸生殖细胞肿瘤.包括卵巢生殖细胞肿瘤,性腺母细胞瘤,性腺外生殖细胞肿瘤.免疫组化所用的多抗难以区分Oct4A和Oct4B.②成体干细胞.如分离自6岁左右儿童的牙齿干细胞是否表达Oct4A_1.③已分化成体细胞.如外周血单核细胞是否表达Oct4A,该文很可能检测到的是Oct4B,因为免疫荧光显示信号位于细胞质¨.④已分化肿瘤细胞系.如HeLa,MCF7表达的Oct4A即为假阳性结果¨.Oct4A也不表达(或极低表达)于乳腺癌细胞."J.近年来仍-663?然有文章指出Oct4A高表达于临床膀胱癌,且与恶性及转移呈正相关¨.2Sox2基因人Sox2基因位于染色体3q26.3～q27,只有一个外显子,无内含子.较为奇特的是Sox2位于另一个基因(Sox2OT)的内含子中.Sox2蛋白有317个氨基酸残基,属于Sox家族,即性决定相关,含HMGbox的转录因子家族.通过HMGbox结构域结合靶DNA序列,具有高亲和力和高特异性.Sox2参与胚胎发育,维持中枢神经系统干细胞的活性,调节胃部基因表达,其突变或异常表达与多种病变有关,如视神经发育不全和小眼综合征.Sox2表达于神经胶质瘤(星形细胞瘤,寡突触细胞瘤等),在未分化的肿瘤细胞中表达较高.Sox2表达于部分(16%)乳腺癌细胞,尤其是分化程度低的基底细胞样肿瘤(43%),Sox2表达在胃癌中经常下调,而结肠息肉癌中则上调..Sox2的检测容易,它不具有内含子,有数个同源基因和假基因但序列差异较大,因而聚合酶链反应检测前只要除去基因组DNA并使用特异的引物即可准确测定其mRNA水平;蛋白水平可以完全检测,因为它不含剪接异构体.3Nanog基因Nanog基因位于染色体12p13.31,有4个外显子,共305个氨基酸残基.N端富含丝氨酸,中间为同源结构域(homeodomain),C端含有2个反式激活元件.Nanog不是iPSCs的必需基因J.小鼠Nanog基因可以使ESCs在不依赖于LIF/ STAT3途径自我更新,表明它不在LIF基因下游行使功能.如果没有Oct4的表达,Nanog的作用将丧失,说明Nanog处于Oct4的下游或者需要Oct4的协同才能发挥作用.Nanog基因剔除导致小鼠胚胎的外胚层发育受阻,以及胎鼠死亡,意味着内胚层发育可能不再需要Nanog而外胚层需要.人为表达小鼠Nanog基因于小鼠胚胎成纤维细胞,可引起细胞增殖加快.人Nanog基因的表达谱主要是ESCs,胚胎生殖细胞,胚胎肿瘤细胞,不包含大部分已分化的细胞(成纤维细胞,造血细胞等).随着细胞分化,Nanog含量降低.启动子结合试验显示,Nanog可能调节1000个以上的基因表达.同时,Nanog也受到多重调控,如p53抑制Nanog表达引.4结语综上所述,iPSCs相关基因Oct4,Sox2和Nanog都表达于ESCs,原始生殖细胞及相应来源的未分化肿瘤,在其余大多数体细胞和体细胞肿瘤中不表达或低表达,或有待进一步验证,说明它们具有相当高664?的ESCs特异性.因此,肿瘤干细胞假说所称的干细胞可能来源于成体干细胞,因为成体干细胞与ESCs的环境与表达谱差异较大.利用iPSCs概念人为地把上述基因表达于肿瘤细胞具有创新性和合理性.参考文献l1jTakahashiK,Y amanakaS.Inductionofpluripotentstemcellsfrom mouseembryonicandadultfibroblastculturesbydefinedfact0rslJ1.Cel1,2006.126(4):663-676.12]TakabashiK,TanabeK,OhnukiM,eta1.Inductionofpluripotentstemcellsfromadulthumanfibroblastsbydefinedfactors『J1.Cell,2007,131(5):861—872.[3]YuJ,V odyanikMA,Smuga-OttoK,eta1.Inducedpluripotentstem celllinesderivedfromhumansomaticcells[J].Science,2007,318 (5858):1917-1920.14lKimJB,ZaehresH,WuG,eta1.Pluripotentstemcellsinduced 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第15卷第6期生命科学研究Vol．15No．6 2011年12月Life Science Research Dec.2011人诱导性多潜能干细胞(iPS细胞)系的建立姚志芳a,史俊文a,贾俊双a,申红芬a,林晓琳a,肖高芳a,张晟b,肖东a,b*,姚开泰a*(南方医科大学a.肿瘤研究所;b.比较医学研究所暨实验动物中心,中国广东广州510515)摘要: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.关键词:人诱导性多潜能干细胞;肿瘤细胞重编程;肿瘤治疗中图分类号:R730.5;Q28文献标识码:A文章编号:1007-7847(2011)06-0512-07Generation of A Human Induced Pluripotent Stem(iPS)Cells LineYAO Zhi-fang a,SHI Jun-wen a,JIA Jun-shuang a,SHEN Hong-fen a,LIN Xiao-lin a,XIAO Gao-fang a,ZHANG Shen b,XIAO Dong a,b*,YAO Kai-tai a*(a.Cancer Research Institute;b.Institute of Comparative Medicine and Center of Experimental Animals,Southern Medical University,Guangzhou510515,Guangdong,China)Abstract:To master the technology of reprogramming human somatic cells to iPS cells and set up a techni-cal platform to reprogram human cancer cells into iPS cells.Under human embryonic stem cell(hES cell) culture conditions,human skin fibroblasts(CCD-1079SK)cells infected by lentivirus mixture harboring Oct4, Sox2,c-Myc and Klf4genes were induced into hES cell-like colonies,following characterization were done by comparatively analyzing hES cells markers:colony morphology,alkaline phosphatase(AP)activity,the expression profile of ES cell-marker genes,karyotype and embryoid body(EB)-mediated in vitro differentia-tion of CCD-1079SK cell-derived hES cell-like colonies.The results showed that human iPS cell line(iPSC-1)was generated from CCD-1079SK cells by introducing four genes,Oct4,Sox2,c-Myc and Klf4,under hES cell culture conditions.iPSC was similar to hES cells in morphology,proliferation,hES cell-specific surface收稿日期:2011-06-09;修回日期:2011-11-04基金项目:国家自然科学基金委员会-广东省联合基金重点项目(u0732006);广东省自然科学基金资助项目(9151063101000015);广东省科技计划项目(2009B060300008);南方医科大学优秀中青年科技人才库科研资助项目作者简介:姚志芳(1983-),女,山东德州人,硕士,主要从事肿瘤细胞重编程研究,E-mail:Yaozhifang840107@;史俊文(1979-),男,湖南桂阳人,博士研究生,主要从事肿瘤细胞重编程研究,E-mail:shijunwen2007@,姚志芳与史俊文对本文贡献相等,并列为第一作者;*通讯作者:姚开泰(1931-),男,江苏昆山人,中国科学院院士,南方医科大学教授,博士生导师,主要从事肿瘤的发病机理研究,Tel: 020-********,E-mail:yaokaitai@;肖东(1968-),男,新疆新和人,南方医科大学研究员,博士,硕士生导师,主要从事肿瘤细胞的重编程以及干细胞研究,Tel:020-********,E-mail:xiao_d@.第6期自日本和美国研究小组先后用4种基因将小鼠[1]和人[2,3]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),体细胞重编程和去分化等一系列热点问题再次成为生物医学等研究的热点和焦点.目前,iPS细胞的研究和关注度呈爆炸式增长,取得了一些突破性进展,如建立了个体特异的、疾病特异的或患者特异的人iPS细胞,借助转座子介导的转基因方法高效制备了virus-free iPS细胞并进而成功地从所获得的iPS细胞中移除先前导入的基因;目前,在细胞培养液中加入Oct4、Sox2、Klf4、c-Myc 4种基因对应的4种重组蛋白也能将小鼠和人的体细胞在体外重编程为iPS细胞,从而获得了近似“治疗型”的iPS细胞,以上这些成果将iPS细胞在临床上的实际应用又大大向前推进了一步[4].iPS细胞本身和制备iPS细胞的技术为人肿瘤基础研究和临床治疗开启了如下思路:1)iPS 细胞技术为研究人肿瘤细胞重编程提供理想而强大的体外研究体系,此类研究有助于揭示肿瘤发生机制及肿瘤细胞重编程机制等;2)体细胞和肿瘤细胞在体外被重编程为iPS细胞或其它类型正常细胞为临床肿瘤治疗开启了新思路,即是否可以将肿瘤细胞逆转为正常细胞(包括干细胞),并进一步利用这些细胞修补因肿瘤发生而受损的组织,最终达到治疗肿瘤的目的.为构筑人肿瘤细胞重编程为iPS细胞的技术平台,首先必须掌握将人正常体细胞重编程为iPS细胞的技术,为此我们开展了这方面的研究工作,相关结果报道如下.1材料和方法1.1材料与试剂1.1.1载体和细胞携带有Oct4、Sox2、Klf4、c-Myc的慢病毒载体及包装质粒pVSVG和Δ8.91由中科院上海生科院生物化学与细胞生物学研究所肖磊研究员惠赠[5].人胚肾上皮细胞株293T细胞和人皮肤成纤维(CCD-1079SK)细胞由肖磊研究员惠赠,人胚胎干细胞系H9由中科院广州生物医药与健康研究院裴端卿研究员惠赠.1.1.2主要试剂高糖DMEM、DMEM/F12、血清替代物(knock-out serum replacement,KSR)、非必需氨基酸、L-谷氨酰胺、2-巯基乙醇、青霉素-链霉素、胰蛋白酶、胶原酶Ⅳ、Opti-MEM Medium等购自Invitrogen公司;胎牛血清购自PAA公司;碱性成纤维细胞生长因子(bFGF)购自PeproTech公司.转染用Fu-GENE HD购自Roche公司;Reverse Transcription System试剂盒、dNTP、Taq DNA聚合酶购自大连TaKaRa公司.碱性磷酸酶(AP)染色试剂盒购自Milipore公司;anti-Oct4抗体购自Abcam,anti-SSAE-1、anti-SSAE-4、anti-TRA-1-60、anti-TRA-1-81抗体购自Invitrogen公司,二抗Alexa FluorR555R goat anti-rabbit IgG、Alexa Fluor R555goat anti-mouse IgG、Alexa Fluor R555goat anti-mouse IgM购自Invitro-gen公司.其余试剂为国产或进口化学纯或分析纯. 1.2实验方法1.2.1制备携带Oct4、Sox2、c-Myc、Klf4基因的慢病毒及其病毒滴度测定采用脂质体FuGENE HD介导的瞬时转染以生产慢病毒,慢病毒包装详细步骤参见文献[5,6]和Roche公司操作手册.慢病毒滴度测定:用5μL病毒上清感染15×104293T细胞,48h后4%多聚甲醛固定,DAPI染色,荧光显微镜下计数EGFP阳性细胞和总细胞数,将其代入公式:病毒滴度(U/mL)=((EGFP阳性细胞数/总细胞数)×1.5×105×103)/5.1.2.2携带Oct4、Sox2、c-Myc、Klf4基因的慢病毒感染CCD-1079SK细胞以将其诱导为iPS细胞用携带Oct4、Sox2、Klf4、c-Myc基因的慢病毒感染CCD-1079SK细胞,同时加入终浓度为0.01 g/L的polybrene以提高感染效率,感染24h后消化CCD-1079SK细胞并种植于饲养层细胞(MEFs)上,48h后换为hES细胞培养基培养,第10d换anti-gens and gene expression.Additionally,iPSC could be cultured in suspension to form embryoid bodies (EBs)and differentiate into cell types of the three germ layers in vitro,in addition,human iPS cell line is successfully established,which will lay a solid foundation for performing cancer cell reprogramming by us-ing iPS cell technology.Key words:human induced pluripotent stem(iPS)cells;cancer cell reprogramming;cancer therapy（Life Science Research，2011，15（6）：512～518）姚志芳等：人诱导性多潜能干细胞(iPS细胞)系的建立513生命科学研究2011年为hES细胞条件培养基培养,第20d左右开始挑取克隆,将一个克隆平均分入两个96孔板中,其中一个96孔板用来做AP染色,选取AP(+)且具有典型的hES细胞克隆形态的克隆进行后续扩大培养,并对其从如下方面进行鉴定:克隆形态、生长特性、多潜能标志基因表达、核型和拟胚体(embryoid bodies,EBs)形成及分化等.1.2.3人iPS细胞系鉴定1)AP染色,步骤详见检测试剂盒操作说明书(Milipore公司).2)免疫细胞化学检测人iPS细胞上全能性标志基因表达将源于CCD-1079SK细胞的人iPS细胞种植于48孔板中,采用标准的细胞免疫荧光步骤检测分析本课题建立的人iPS细胞上hES细胞标志性基因(如Oct4、SSAE-1、SSAE-4、TRA-1-60、TRA-1-81)表达情况.3)RT-PCR分析源于CCD-1079SK细胞的iPS细胞上相关基因表达提取源于CCD-1079SK细胞的人iPS、hES、CCD-1079SK细胞总RNA,然后采用RT-PCR检测本课题建立的人iPS细胞上相关基因表达.RT-PCR扩增用引物见表1.4)人iPS细胞核型分析取处于对数生长期的hiPS细胞进行细胞核型分析,按细胞核型分析标准步骤进行操作,实验交由南方医科大学附属南方医院产前诊断与遗传病诊断技术中心完成.5)源于CCD-1079SK细胞的iPS细胞体外分化能力检测①EBs形成生长旺盛的人iPS细胞经胶原酶Ⅳ消化后,稍做沉淀后,将沉淀物传代至六孔板上,用不含bFGF的hES培养基悬浮培养.培养7d后将形成的EBs转入0.1%明胶处理的皿内贴壁培养12 d,观察其分化现象.②借助RT-PCR检测所形成的EBs是否表达各胚层的标志性基因(表2).分别收集5、18d的EBs,并提取总RNA,然后采用RT-PCR法检测EB中内、中、外3个胚层的特异性基因表达.RT-PCR扩增用引物见表2.表1RT-PCR检测基因表达用引物Table1The primer for RT-PCR detection of gene expressionGeneOct4(Total)Sox2(Total)Klf4(Total)c-Myc(Total)Oct4(Endogenous) Sox2(Endogenous) Klf4(Endogenous) c-Myc(Endogenous) NanogLin28REX1Sall4GAPDHPrimer sequenceP1:AGAAGGATGTGGTCCGAGTGTGP2:CCACCCTTTGTGTTCCCAATTCCP1:CGCCCCCAGCAGACTTCACAP2:CTCCTCTTTTGCACCCCTCCCATTTP1:GCGGGAAGGGAGAAGACAP2:CCGGATCGGATAGGTGAAP1:AGTTTCATCTGCGACCCGP2:CCTCATCTTCTTGTTCCTCCTP1:GGGAGGAGCTAGGGAAAGAAAACCTP2:GAACTTCACCTTCCCTCCAACCAGTP1:TTAGAGCTAGTCTCCAAGCGACGAP2:CCACAGAGATGGTTCGCCAGP1:GCAAAACCTACACAAAGAGTP2:GACCATGATTGTAGTGCTTTP1:GGAACAAGA AGATGAGGAAGP2:TGATTGCTCAGGACATTTCP1:ATGGAGGGTGGAGTATGGTTGGP2:AGGCTGAGGCAGGAGAATGGP1:GGGCATCTGTAAGTGGTTP2:GTAGGGCTGTGGATTTCTP1:CCTAAACAGCTCGCAGAAP2:CAGCCTTGAAAGGGACACP1:TGATGGGAGACCAGGAGTP2:GCGGGCTGAGTTATTGTTP1:GCACCGTCAAGGCTGAGAACP2:TGGTGAAGACGCCAGTGGAAnnealing temperature/℃55555555555555555555555555Product of PCR/bp400170384439142289346610206483353488138514第6期姚志芳等：人诱导性多潜能干细胞(iPS 细胞)系的建立表2RT -PCR 检测基因表达用引物Table 2The primer for RT -PCR detection of gene expressionGerm laye EndodermMesodermEctodermGene AFPAmylase cACTCardiac -actin NFHSox 1GAPDH Primer sequenceP1:AGAACCTGTCACAAGCTGTG P2:GACAGCAAGCTGAGGATGTC P1:P2:GACGACAATCTCTGACCTGAGTAGC P1:TCTATGAGGGCTACGCTTTG P2:CCTGACTGGAAGGTAGATGGP1:TGACTTCAAGTCGCCTGATGATCCC P2:TGCGTCCAGCAAAGATTGCCTTGTC P1:TGAACACAGACGCTATGCGCTCAG P2:CACCTTTATGTGAGTGGACACAGAG P1:ATGAAGGACAAAGACCAGGGCAG P2:CGGTTAGCAACTTGCATCCCAG P1:GCACCGTCAAGGCTGAGAAC P2:TGGTGAAGACGCCAGTGGAAnnealing temperature/℃55555555556055Product of PCR/bp6764926304903982681382结果2.1慢病毒生产与滴度测定携带Oct 4、Sox 2、Klf 4、c -Myc 基因的慢病毒载体与病毒包装质粒共转染293T 细胞,48h 后倒置荧光显微镜下可见绿色荧光,预示转染成功(结果未显示);收集病毒上清进行滴度测定,病毒滴度值都在1×106U/mL 以上(结果未显示).2.2CCD -1079SK 细胞在体外诱导为iPS 细胞及其鉴定图1A 展示了CCD -1079SK 细胞在体外重编程为iPS 细胞的过程示意图,而CCD -1079SK 细CCD -1079SK cellshES cellsCCD -1079SK derived iPSP12P2010×1010×1010×1010×10(C)(D)(E)(F)t /dVirus transductionPassageon MEFsChange to ESC mediaPick colonies150000cells12203d 10×103d 4×1014d 4×1010×10After picking coloniesac eghf d b （B ）（A ）图1人皮肤成纤维(CCD -1079SK)细胞重编程过程(A)CCD -1079SK 细胞重编程示意图;(B)CCD -1079SK 细胞形态转变为hES 细胞克隆形态的历程;(C)、(D)CCD -1079SK 、hES 细胞克隆形态;(E)、(F)不同代数的CCD -1079SK 细胞衍生的iPS 细胞(第12、20代).Fig.1The reprogramming procedure of human skin fibroblasts (CCD -1079SK)cells(A)The schematic diagram of human skin fibroblasts (CCD -1079SK)cells reprogramming procedure;(B)The procedure of hu -man skin fibroblasts (CCD -1079SK)cells transform into hES cell -like colonies;(C),(D)The morphology both human skin fibrob -lasts (CCD -1079SK)cells and hES cell -like colonies;(E),(F)The different generation iPS cells derived from CCD -1079SK cells (12generations and 20generations).515生命科学研究2011年（A ）图2源于人CCD -1079SK 细胞的iPS 细胞在蛋白水平表达了全能性的标志基因(A)iPS 细胞碱性磷酸酶染色;(B)免疫细胞化学检测全能性标志基因表达.Fig.2CCD -1079SK cell -derived iPS cells expressed typical pluripotency markers (A)iPS cells AKP staining;(B)ICC detection of totipotentiality market gene expression.（B ）Octr SSEA -1SSEA -4TRA -1-60TRA -1-81DAP ⅠDAP ⅠDAP ⅠDAP ⅠDAP ⅠTRA -1-81/DAP ⅠTRA -1-60/DAP ⅠSSEA -4/DAP ⅠSSEA -1/DAP ⅠOctr/DAP Ⅰ胞形态逐渐转变为ES 细胞克隆形态的历程图见图1B.用携带Oct 4、Sox 2、Klf 4、c -Myc 基因的慢病毒感染CCD -1079SK 细胞,病毒感染第7~8d 可见到CCD -1079SK 细胞形态由长梭形变为圆形并聚集(图1B -c 、d),病毒感染第14d 可见ES 细胞样克隆出现(图1B -e 、f).第20d 左右挑取的克隆中,有两株具有典型的hES 细胞克隆形态;挑取的ES 细胞样克隆经传代培养后发现,只有一株可保持未分化状态(图1B -g 、h),该克隆经AP 染色确认为AP 染色阳性,呈紫红色,饲养层细胞不着色,表明其具有较高的碱性磷酸酶活性(图2A),其命名为iPSC -1.iPSC -1在体外可长期传代培养,图1E,F 显示了iPSC -1传至第12代和第20代的克隆照片,展示了典型的hES 细胞克隆形态.此外,慢病毒感染CCD -1079SK 细胞后,其上可见绿色荧光(图1B -b),而当CCD -1079SK 细胞在体外重编程为ES 细胞样克隆后,克隆上绿色荧光减弱(图1B -h),预示当CCD -1079SK 细胞重编程为iPS 细胞后,有部分EGFP 基因沉默了.免疫细胞化学检测显示,iPSC -1表达hES 细胞特有的全能性的标志基因(即Oct 4、SSAE -4、TRA -1-60、TRA -1-81),而不表达SSAE -1(图2B);RT -PCR 检测显示,iPSC -1表达Oct 4、Nanog 、Sox 2、c -Myc 、Klf 4、Lin 28、Sall 4、Rex 1(图3).此外,iPSC -1核型与CCD -1079SK 细胞核型一致(图4).iPSC -1具有在体外分化形成囊性EBs 的能力(图5A 、B),EBs 贴壁培养后发生分化(图5C),且能表达内、中、外3个胚层的标志性基因(如AFP 、Amylase 、Cardiac actin 、Enolase 、NFH 、Sox 1)(图5D).516第6期图4源于CCD -1079SK 细胞的人iPS 细胞核型(A)CCD -1079SK 细胞的细胞核型;(B)源于CCD -1079SK 细胞的人iPS 细胞核型.Fig.4The karyotype of CCD -1079SK cell -derived iPS cells(A)The karyotype of CCD -1079SK cells;(B)The karyotype of the iPS cells derived from CCD -1079SK cells.图3RT -PCR 分析源于CCD -1079SK 细胞的iPS 细胞上相关基因表达1:CCD -1079SK 衍生的iPS 细胞;2:hES 细胞;3:CCD -1079SK 细胞.Fig.3RT -PCR analysis of gene expression in CCD -1079SK cell -derived iPS cells 1:CCD -1079SK -iPSs;2:hES cells;3:CCD -1079SK cells.123Oct 4(Total)Oct 4(Endogenousl)Sox 2(Endogenousl)Sox 2(Total)Klf 4(Total)Klf 4(Endogenousl)c -Myc (Total)c -Myc (Endogenousl)Nanog Lin 28SALL 4REX 1GAPDH(A)(B)12345678910111213141516171819202122XY12345678910111213141516171819202122XY图5源于CCD -1079SK 细胞的iPS 细胞体外形成拟胚体(EB)和体外分化研究(A)、(B)iPS 细胞悬浮培养形成EBs;(C)EBs 贴壁分化;(D)RT -PCR 法检测EBs 中内、中、外3个胚层的特异性的基因表达.Fig.5Embryoid body (EB)-mediated differentiation of CCD -1079SK cell -derived iPS cells(A),(B)iPS cells suspension culture form EBs;(C)EBs adherence differentiation;(D)RT -PCR detect the specific gene expres -sion of the EBs ’endoderm,mesoderm,ectoderm.4×102days4×1025days4×1012days(A)(B)(C)EBs 5days EBs 18days(D)aFPAMYLASE cACT EnolaseNFH Sox1GAPDHEctodermMesodermEctoderm ｛｛｛姚志芳等：人诱导性多潜能干细胞(iPS 细胞)系的建立517生命科学研究2011年总之,携带4种基因的慢病毒感染CCD-1079SK细胞后,出现了hES细胞样克隆,表明CCD-1079SK细胞已被重编程;挑取克隆后,进行AP染色和形态学观察,其中只有一株CCD-1079SK细胞来源的hiPS细胞能够在体外长期传代,同时可维持hES细胞的生物学特性,以上结果表明我们成功建立了人iPS细胞系,这为构筑人肿瘤细胞重编程为iPS细胞的技术平台打下了良好基础.3讨论由于开展人肿瘤细胞重编程研究或逆转为正常细胞的研究有助于揭示肿瘤发生机制,也有助于探索临床肿瘤治疗的新思路和新策略,因而科学家们尝试通过不同途径实现人和小鼠肿瘤细胞重编程以将其逆转为不同类型的正常细胞,这些途径主要包括:1)肿瘤细胞核移植[7~9];2)利用胚胎微环境(Embryonic microenvironments)(包括鸡胚[10]、斑马鱼胚胎[10]和小鼠囊胚[11])实现肿瘤细胞重编程;3)利用hES细胞提供的微环境实现肿瘤细胞重编程[10];4)利用iPS细胞技术实现肿瘤细胞重编程[12~15].运用以上方法均可在体内或体外实现肿瘤细胞重编程而将其逆转为不同类型的正常细胞[7~15],但前3种方法不适合用于肿瘤细胞重编程机制研究,而iPS细胞技术为研究肿瘤细胞重编程机制提供了强大的体外研究工具,该方法操作简单易行且可控,特别适合肿瘤细胞重编程机制的阐明,而这有助于将前面提及的思路,即“将肿瘤细胞逆转为正常细胞(包括干细胞),并进一步利用这些细胞修补因肿瘤发生而受损的组织,最终达到治疗肿瘤的目的”,争取早日用于临床肿瘤治疗.迄今,人类对肿瘤细胞逆转为正常细胞的机制仍然知之甚少[7~15].为此,本研究建立了将人正常体细胞重编程为iPS细胞的技术平台,这将为进一步构筑利用iPS细胞技术开展人肿瘤细胞重编程研究的平台奠定坚实基础.参考文献(References):[1]TAKAHASHI K,YAMANAKA S.Induction of pluripotentstem cells from mouse embryonic and adult 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诱导性多潜能干细胞研究进展作者：程腾贺小英马利兵来源：《湖北农业科学》2014年第05期摘要：通过转染特定的一个或多个基因将已分化的体细胞诱导成为多潜能干细胞，这种干细胞称为诱导性多潜能干细胞（Induced pluripotent stem cells，iPS cells）。

近年来关于iPS细胞的研究取得了举世瞩目的成就，多种已分化的体细胞都可以诱导成为iPS细胞，而且可以进一步将iPS细胞诱导成具有特定功能的细胞，称为诱导性细胞。

这些研究极大地促进了细胞生物学、表观遗传学和发育生物学的研究，并且为人类再生医学和特异的细胞治疗带来了更美好的希望。

对iPS细胞和诱导性细胞的最新研究状况进行了综述。

关键词：诱导性多潜能干细胞（iPS细胞）；诱导性细胞；细胞治疗中图分类号：Q813 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2014）05-0993-05将已分化的体细胞重编程为类胚胎干细胞样细胞的技术完成于2006年。

Takahashi等[1]通过外源表达一组选择性的转录因子导入成体小鼠成纤维细胞，最终确定最少有4种转录基因组合——Oct4（也称Pou5f1、Oct3/4）、Sox2、Klf4和c-Myc可将成纤维细胞重编程为诱导性多潜能干细胞（iPS细胞）。

从此iPS细胞的研究开始成为干细胞研究领域的热门，并且iPS细胞的来源也越来越广泛。

利用iPS细胞诱导技术将终末分化细胞先诱导成iPS细胞，再进一步诱导成具有特定功能的细胞，如神经细胞，心肌细胞等，称为诱导性细胞。

时至今日研究者已经开始尝将iPS细胞应用于临床治疗。

1 诱导性多潜能干细胞的研究进展从iPS细胞诞生之日起，iPS细胞的研究就成为细胞研究领域的热门。

起初，研究者诱导iPS细胞时，iPS细胞的诱导效率极低，而且他们用的是4个转录因子Oct4、Sox2、Klf4和c-Myc，其中c-Myc还具有一定的致癌作用。

后来经过科学家们的不断尝试，开始用小分子化合物、miRNA、mRNA或蛋白质等导入细胞来诱导iPS细胞[1-6]，转录因子的个数也从4个减少到1个，甚至只用小分子化合物等物质来诱导iPS细胞[7-9]。

诱导性多潜能干细胞现状及前景展望一、本文概述随着生物科技的飞速发展，诱导性多潜能干细胞（Induced Pluripotent Stem Cells，简称iPSCs）的研究已经成为当代生物医学领域的一个热点。

作为一种具有自我更新能力和多向分化潜能的细胞类型，iPSCs的出现在很大程度上颠覆了我们对细胞命运的认知，为疾病治疗、药物筛选、再生医学等领域提供了新的可能性。

本文旨在全面概述诱导性多潜能干细胞的研究现状，深入剖析其潜在的应用价值，并展望未来的发展前景。

我们将从iPSCs的诱导技术、分化机制、临床应用等方面展开讨论，以期为读者提供一个清晰、深入的iPSCs研究全貌。

我们也将关注当前面临的挑战与问题，以期推动iPSCs技术的进一步发展。

二、诱导性多潜能干细胞的研究现状诱导性多潜能干细胞（Induced Pluripotent Stem Cells, iPSCs）是近年来生物医学领域的一个重大突破。

自从2006年日本科学家山中伸弥首次成功地将成体细胞诱导为具有类似胚胎干细胞特性的多潜能干细胞以来，iPSCs的研究已经取得了长足的进展。

在研究现状方面，iPSCs的制备方法已经从最初的病毒载体法发展到现在的非整合型质粒法、mRNA法以及蛋白法，显著提高了诱导过程的安全性和效率。

同时，关于iPSCs的分化机制也取得了重要突破，研究人员已经能够控制iPSCs向特定细胞类型分化，如心肌细胞、神经细胞、胰岛细胞等，这为再生医学和疾病治疗提供了可能。

在疾病模型方面，iPSCs技术的出现使得研究者能够利用患者自身的细胞诱导出iPSCs，进而分化为疾病相关的细胞类型，为研究疾病的发生机制和开发新的治疗方法提供了独特的工具。

例如，利用iPSCs技术，研究人员已经成功模拟了多种遗传性疾病和退行性疾病，如帕金森病、阿尔茨海默症等。

在临床应用方面，虽然目前iPSCs技术还面临诸多挑战，如分化效率、安全性等问题，但已经有一些初步的临床试验在进行。