诱导性多能干细胞iPS

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《时代周刊》2009年十大医学突破


新的进展每天还在产生。。。。。。

细胞重编程(RenrogrammingvCells)

指分化的细胞在特定的条件下被逆转后恢复到 全能性状态, 或者形成胚胎干细胞系, 或者进一 步发育成一个新的个体的过程
“返老还童”
iPS发展历程


2006年日本京都大学山中伸弥Shinya Yamanaka领导的实验室在世界著名学术杂志 《细胞》上率先报道了iPS的研究。 他们把Oct3/4、Sox2、c-Myc和Klf4这4种转 录因子引入小鼠胚胎或皮肤纤维母细胞,发现 可诱导其发生转化,产生的iPS细胞在形态、 基因和蛋白表达、表观遗传修饰状态、细胞倍 增能力、类胚体和畸形瘤生成能力、分化能力 等都与胚胎干细胞极为相似。
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优点

与经典的胚胎干细胞技术和体细胞核移植技术 不同,iPS技术不使用胚胎细胞或卵细胞,因 此没有伦理学的问题。
利用iPS技术可以用病人自己的体细胞制备专 用的干细胞,所以不会有免疫排斥的问题。

iPS缺点

比如,添加4个“重新编程”基因或取代疾病 细胞中有缺陷基因的方法都可能有导致癌症的 副作用。
转录因子
ESCs含有诱导体细胞多能性的因子,这些多能性诱导 因可能在维持ES多能性中起非常重要的作用。 Takahashi等选择了3组多潜能性诱导因子: 第一组是特异性表达在ESCs的转录因子,包括 Nanog,Oct3/4,Sox2,UTF1,Sall4,Sox15 和 Rex1; 第二组是在ESCs中起重要作用的生长和肿瘤相关的基因 产物,包括c-Myc,Stat3,β-catenin,Grb2,KLF4, TCL1 and Eras; 第三组也是特异性表达在ESCs但功能仍不确定的因子, 包括ECAT1,ESG1,Fbx15,DNMT3L,ECAT8, GDF3,ECAT15—1,ECAT15—2,Fthl17 和 Stella。 同时建立了一套利用基因表达标记检测多潜能诱导作用 的系统,检测以上诱导因子的作用。

2009年,中国科学家于2008年11月利用iPS细胞培育 出小鼠——“小小” 中国科学院动物研究所周琪研究员和上海交通大学医 学院曾凡一研究员领导的研究组合作完成的工作表明, 利用iPS细胞能够得到成活的具有繁殖能力的小鼠, 从而在世界上第一次证明了iPS细胞与胚胎干细胞具 有相似的多能性。科学家表示,这一研究成果表明 iPS干细胞或许同胚胎干细胞一样可以作为治疗各种 疾病的潜在来源。

这些研究成果被美国《科学》杂志列为2007年十大 科技突破中的第2位。



2008年,哈佛大学George Daley实验室利用诱导细 胞重新编程技术把采自10种不同遗传病患者病人的皮 肤细胞转变为iPS,这些细胞将会在建立疾病模型、药 物筛选等方面发挥重要作用。 美国科学家还发现,iPS可在适当诱导条件下定向分化, 如变成血细胞,再用于治疗疾病。 哈佛大学另一家实验室则发现利用病毒将3种在细胞发 育过程中起重要作用的转录因子引入小鼠胰腺外分泌 细胞,可以直接使其转变成与干细胞极为相似的细胞, 并且可以分泌胰岛素、有效降低血糖。这表明利用诱 导重新编程技术可以直接获得某一特定组织细胞,而 不必先经过诱导多能干细胞这一步。

Leabharlann Baidu

2007年末,Thompson实验室和山中伸弥实验室几 乎同时报道,利用iPS技术同样可以诱导人皮肤纤维 母细胞成为几乎与胚胎干细胞完全一样的多能干细胞。 所不同的是日本实验室依然采用了用逆转录病毒引入 Oct3/4、Sox2、c-Myc和Klf4 4种因子组合,而 Thompson实验室则采用了以慢病毒载体引入OCT4、 SOX2加NANOG和LIN28这种因子组合。
诱导性多能干细胞 iPS (induced pluripotent stem cells)
干细胞(stem cell )


具有无限制自我更新能力、同时也可分化成特 定组织的细胞,在细胞发育过程中处于较原始 阶段。 包括:胚胎干细胞 成体干细胞:上皮干细胞 造血干细胞 神经干细胞 肌肉干细胞
人体胚胎干(hES)细胞
优点:有潜力在体内发育成任何细胞类型 缺点:(l)供体卵母细胞的来源困难, ES细胞建 系效率低 (2)免疫排斥反应 (3)ES细胞具有成瘤性 (4)体外保持ES细胞全能性的条件非常复杂 (5)伦理学争论

iPS

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, ESC)细胞样的多潜能细胞。
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