人工诱导多功能干细胞的研究概况.doc

人工诱导多功能干细胞的研究概况 姓名：国敬轩 班级：临床二班九小班 学号摘要： 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(inducedpluripotentstemcells，iPScells)，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(embryonicstemcells，EScells)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。 关键词：iPSC(多功能胚胎干细胞)，基因治疗新技术，胚胎干细胞，细胞治疗，无遗传修饰的重编程方法，血友病。 前言： 首先，胚胎干细胞(ES)具有全能性，能够无限增殖和保持多样性。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。iPSC克服了胚胎干细胞面临的伦理、免疫排斥以及资源不足等难题为干细胞生物学的基础研究和临床应用开拓了广阔的前景。这篇文章将就iPS细胞的制备、生物特性、临床应用前景、面临问题和优势等做出综述。 一、iPSC的制备： a．分离和培养宿主细胞；b．通过病毒(逆转录病毒、慢病毒或腺病毒)介导的方式将外源基因导入宿主细胞；c．将病毒感染后的细胞种植于饲养层细胞上，并于ES细胞专用培养体系中培养，同时在培养液中根据需要加入相应的小分子物质(如Wnt3a、5-AZA、BIX-01294、VPA、 TSA、BayK8644、PD0325901或CHIR99021等)以促进重编程；d．数天后，出现ES克隆样的克隆；e．在细胞形态、基因表达谱、表观遗传学、畸胎瘤形成和体外分化等方面对这些克隆进行鉴定。关于人和小鼠iPSC的详细制备Takahashi和Park等已经做出了详细的步骤。 二、iPSC的生物特性： a. 借助基因导入技术将某些特定的因子导入动物或人的体细胞，同时可选择性地在培养液中加入特定的小分子物质，即可将体细胞重编程为多潜能干细胞。 b.此类细胞在克隆形态、生长特性、表面标志物、基因表达模式、表现遗传学特征、拟胚体形成等方面与ES细胞非常相似。 c.体外培养时，撤去维持自我更新的细胞因子也可以形成拟胚体，贴壁后可分化为三胚层的细胞类型 d.当注射小鼠囊胚时可嵌合体小鼠胚胎，并参与嵌合体小鼠的生殖系遗传。 与ES细胞比较，具有的优势： a.iPS细胞是来自已分化的体细胞，而ES细胞则是来自胚胎。从一定程度上避免了机体的免疫排斥，即对iPSC的免疫原性有限 b.iPS细胞是通过体细胞导入一些基因诱导产生，而ES细胞是直接取自胚胎。相对简单和稳定，这在技术上比其他方法更有利操作。iPSC的建立进一步拉进了干细胞和临床疾病治疗的距离。 c. iPS细胞可用自身的体细胞诱导产生，不受伦理观念限制。而胚胎干细胞的获取必须破坏胚胎的完整性，等于杀死了一个有潜力的生命。 d. iPSC在诱导多能性方面的安全性优于ESC。 四、iPSC细胞临床应用前景和面临的问题: 1.iPSC的应用前景： a.建立疾病模型 通过体外研究某些疾病特异性的iPS细胞，有助于间接推断疾病的发病机制及寻找有效的治疗措施。 b. 研究人类发育生物学及新基因的发现 由于ES细胞来源的限制，人们对自身胚胎发育机制，增殖分化及调控，组织及器官构建，畸变等尚未发现答案，而iPS细胞在生长条件，细胞表型，细胞多能分化特性等许多方面有相似点，一定程度可代替ES细胞担任基础研究及临床应用角色。 c.自体干细胞移植 不依靠人工或捐献者的器官，凭借本人强大的自然治愈能力，让丧失功能的器官再生是最理想的治疗方式。 d.新药发现及筛选 iPSCs细胞及其在体外定向分化的功能细胞可用于高通量的筛选新药物，并在细胞水平为新药药理、药代、药效、毒理等药酒提供新策略。 2.iPSC面临的问题： a.细胞重组的效率可能很低，或许还会诱发基因变异 b.经过重组的细胞也无法发育成任何类型的细胞 c.诱导多能干细胞制造出的细胞并非都可以用于治疗疾病等等 d.实验中，新问题也逐渐浮现出来。科学家近日发表的研究结果表明：当将使用某些老鼠的细胞制成的诱导多能干细胞移植入其他基因组成相同的