ips细胞简介
ips细胞形态特征
ips细胞形态特征IPS细胞（Induced Pluripotent Stem cell）是通过人工诱导的方式将成年体细胞再次变回干细胞的一种细胞类型。
它们在外观上和正常的胚胎干细胞非常相似，具有细胞分化潜能，能够分化成各种不同类型的细胞。
IPS细胞的形态特征如下：1. 形态类似于胚胎干细胞。
IPS细胞是多个细胞在培养环境中特定条件下形成克隆的一类细胞。
它们的细胞形态和胚胎干细胞类似，都是圆形或椭圆形的细胞，呈珠子状在培养皿中自行贴附并生长。
2. 细胞内含有大量的碱性磷酸酶。
IPS细胞的碱性磷酸酶活性明显高于成年细胞，但低于正常的胚胎干细胞。
碱性磷酸酶可以协助细胞在培养环境中存活和分化，是标志性的细胞分化指标。
3. 存活时间比较短。
因为IPS细胞的质量和细胞分化能力有限，所以它们的存活时间较短。
在培养环境中，IPS细胞可能会失去其干细胞特性，无法形成多种外胚层细胞，内胚层细胞和胚突层细胞。
这意味着在使用IPS细胞进行治疗过程中，需要使用高质量的稳定IPS细胞。
4. 细胞内包含有染色体畸变。
IPS细胞的产生是通过细胞核重编程的方式进行的，染色体质量可能会在过程中发生变化。
该现象被称为“染色体畸变”，它可能导致疾病的复发和其他细胞无法治疗的问题。
因此，IPS细胞的质量必须进行精心的评估和筛选，以确保其长期的稳定性和治疗效果。
总之，IPS细胞是治疗疾病的一种有前途的细胞来源，具有多能性和令人兴奋的潜在治疗效果。
虽然IPS细胞与正常分化的成年细胞和干细胞之间存在微小的差别，在质量和稳定性方面也存在挑战，但在健康保健和医疗技术方面，我们仍然需要在其研究和发展方面进行探索，并努力寻求途径来提高IPS细胞质量和稳定性以更好的服务社会。
ips简要介绍
ips细胞ips细胞–发现ips细胞来自美国及日本两个研究团队的报告，证实皮肤细胞经过“基因直接重组(directreprogramming)”后可以转化成为具有胚胎干细胞特性的细胞。
这项发现一方面解决了利用胚胎进行干细胞研究的道德争议，另一方面也使得干细胞研究的来源更不受限。
分属京都大学及威斯康辛大学麦迪逊分校的两个团队虽然独立研究，但使用的方法几乎完全相同，更巧合的是竟然同时分别被两本期刊审核通过，证明基因直接重组技术的确有效。
他们所使用的方式都是利用病毒将四个基因送入皮肤细胞，促使普通的皮肤细胞产生变化，最后成为带有胚胎干细胞性质的细胞，称为诱导式多能性干细胞(ips)。
ips细胞 - 基本简介ips细胞是由一些多能遗传基因导入皮肤等细胞中制造而成。
让普通体细胞“初始化”，使其具备干细胞功能，这就是“i ps细胞”。
“i ps细胞”具有和胚胎干细胞类似的功能.不需要制造胚胎，就可以从任何组织的细胞，甚至皮肤组织的细胞，制造出具有干细胞功能的细胞，那么就不再有伦理问题了，而且简单了不知多少倍。
ips细胞和ES细胞除了不能生成胚胎以外，可以产生所有的细胞，如果用于医疗，那么理论上可以治愈所有疾病——凡是不好的组织都去除，替换为重新生长的正常组织。
ips细胞 - 研究概况ips细胞首先是由Takahashi和Yamanaka在2006年建立的。
他们利用逆转录病毒载体在小鼠成纤维细胞中导入了4个与多能性有关的基因—Oct4,Sox2,c-myc和Klf4接着,利用另一个多能性标志分子Fbx15的表达对转染后的细胞进行了筛选, 最终得到了具有胚胎干细胞某些特性的多能性干细胞,并命名为“诱导产生的多能性干细胞”。
虽然他们得到的细胞与真正的ES细胞相比还存在着许多差异,但是这一研究开创了利用少数几个因子来诱导多能性产生的先例。
一年后,3家实验室各自的研究证实了该结果的可靠性,并且提高了产生的iPS细胞的质量。
ips干细胞技术原理
IPS干细胞技术原理一、引言I P S（诱导型多能干细胞）干细胞技术是近年来生物科学领域的一项重大突破。
该技术被广泛应用于再生医学、疾病模型建立以及药物筛选等领域。
本文将介绍I PS干细胞技术的原理，以及其在科学研究和医疗实践中的应用。
二、什么是I P S干细胞技术I P S干细胞技术是一种通过基因转化，将成体细胞重新变回能够分化成多种细胞类型的多能干细胞的方法。
该技术的先驱者是日本科学家山中伸彦（S hi ny aY am an a ka），他于2006年首次成功地将小鼠成纤维细胞转化为多能干细胞，开创了I PS干细胞技术的新纪元。
三、I P S干细胞技术的原理I P S干细胞技术的原理是通过基因转导，将有特定基因表达的细胞重新编程成类似于胚胎干细胞的状态。
这种细胞状态具有潜在的分化能力，可以进一步分化为各种不同类型的细胞。
在实验中，通常使用的是外源转录因子来重编程成体细胞，包括O ct4、S o x2、K lf4和c-My c等。
这些转录因子能够调控基因的表达，将细胞的基因表达模式重新调整，使其回到早期胚胎发育阶段的状态。
四、I P S干细胞技术的优势1.避免伦理争议：与胚胎干细胞不同，I P S干细胞技术使用的是成体细胞，避免了对胚胎的损害和伦理上的争议。
2.个体特异性：利用患者自身的细胞进行转化，生成的I PS细胞具有与患者本身完全相匹配的基因组，有效避免了免疫排斥的问题。
3.模拟疾病过程：通过将患者体内的细胞转化为IP S细胞，可以模拟出患者体内疾病的发生和发展过程，为疾病的研究提供了重要工具。
五、I P S干细胞技术的应用领域5.1再生医学I P S干细胞技术在再生医学领域具有巨大潜力。
通过将患者的细胞转化为IP S干细胞，可以获得与患者本身相匹配的组织和器官细胞。
这些细胞可以用于组织工程和器官移植，为缺失或受损的组织提供替代。
5.2疾病模型建立利用IP S干细胞技术可以将患者的细胞转化为特定细胞类型，如神经元、心肌细胞等，从而建立疾病模型。
ips细胞简介
一、ips细胞的制备制备iPS细胞的几个关键步骤和环节目前，iPS 细胞制备流程及其鉴定如图1 所示，简言之：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．二、ips细胞的进一步研究不同因子组合将小鼠的不同类型细胞诱导为iPS细胞结论a．不同诱导水平的重编程因子均可将体细胞诱导为iPS 细胞；b．转录因子转基因活性的持续时间与重编程效率有直接相关性；c．许多不同组织来源的体细胞均可被重编程；d．不同类型体细胞重编程为iPS 细胞所需转录因子诱导水平是不同的总之，任何一种(小鼠和人的)体细胞在理论上均可被这些转录因子重编程为iPS 细胞（不同因子组合将人的不同类型细胞诱导为ips细胞联合运用遗传的和化学的方法将小鼠和人的体细胞重编程为iPS细胞）三、基因导入方式（ips细胞最主要的一步就是如何将外源基因导入宿主细胞）目前，通过逆转录病毒、慢病毒、腺病毒和转座子介导的方式均可将转录因子对应的基因导入体细胞，进而将其重编程为iPS 细胞．新近，Hochedlinger 小组和Yamanaka 小组均通过腺病毒介导的转基因方式将转录因子的基因导入体细胞，进而瞬时表达这些基因即可获得无病毒载体整合的iPS细胞．这两个小组的研究结果表明，将体细胞重编程为iPS 细胞只需转录因子基因在体细胞内瞬时表达即可达到目的，而无需病毒载体整合进宿主细胞基因组中，但是该方法将体细胞诱导为iPS细胞的效率较逆转录病毒和慢病毒的低许多非整合方式实现体细胞重编程为iPS 细胞的理论基础是：在通过逆转录病毒介导的方式将转录因子基因导入体细胞而获得的iPS 细胞上检测发现，转录因子转基因表达水平非常低或外源转基因完全沉默，而内源性转录因子基因被激活而维持很高表达水平，这时iPS 细胞多潜能性靠内源性转录因子表达来维持，至此，外源转录因子转基因已完成自己的使命而不表达．最初，每一个逆转录病毒载体或慢病毒载体仅携带一个转录因子基因，采取如下策略生产病毒和感染细胞．逆转录病毒的生产有两种方案：一是“直接混合”的方案，即用含4 种或更多因子质粒的混合物转染包装细胞，进而获得携带4 种或更多因子基因的病毒混合物，接着用病毒混合物感染细胞；二是采用“先分后混”的方案，即先生产携带每一种因子基因的病毒，然后将收集的病毒上清等比例混合后感染目标细胞．慢病毒生产只能采取鼠或人的体细胞因子组合(遗传方法)四、无遗传修饰的ips细胞iPS细胞的未来是发展安全、高效、有临床应用价值的治疗型干细胞，从安全角度看，目前的研究正在逐步接近．迄今，通过逆转录病毒慢病毒和腺病毒介导的方式均可将转录因子基因导入体细胞而获得iPS 细胞．逆转录病毒和慢病毒介导的转基因方式使病毒载体整合进宿主基因组，实现转基因稳定表达，但这两种转基因方式容易激活致癌基因，获得的iPS 细胞可能是有毒害副作用的．Hochedlinger 小组和Yamanaka 小组先后通过腺病毒将转录因子基因导入体细胞，瞬时表达这些转录因子而获得了无毒害副作用的或无病毒载体整合的iPS 细胞，因为这种基因导入方式一般不会使病毒载体整合进宿主基因组中，有望成为临床应用的比较安全的方法．当然，腺病毒载体也有可能整合进基因组中，尽管这种可能性很小．以病毒作为载体导入外源基因会使细胞发生遗传修饰，带有潜在的危险性，同时该方法操作起来比较麻烦且不实用．上述建立iPS 细胞的方法均涉及到基因的过量表达(或变化)，那么这些通过遗传修饰的细胞如何恢复基因的常量表达，此外，饲养层细胞、小片段载体污染、体外培养细胞的同质性、表观遗传改变和基因组稳定性等都需要加以考虑．腺病毒介导的转基因方式虽然实现用某些因子的短暂性表达代替基因的永久性整合而获得virus-free adeno-iPS 细胞，但是该方法仍然不是获得安全、高效、有临床应用价值的治疗型iPS 细胞的最佳方法．最理想、最实用的方法是用小分子化合物代替外源基因导入实现体细胞重编程而获得iPS 细胞，这一想法在不久的将来有望变为现实．五、现状同时，研究者已成功地将iPS 细胞在体外定向诱导分化为神经前体细胞、功能性的成熟神经细胞，如运动神经元和多巴胺能神经元、星形胶质细胞、造血前体细胞、造血细胞、胰腺细胞和肝细胞、分泌胰岛素的β细胞、心肌细胞、平滑肌细胞、血管内皮细胞、胰腺细胞和耳蜗毛细胞等．由iPS 细胞体外定向诱导分化出的细胞(包括前体细胞)在治疗相应疾病方面均展示出一定疗效．将由iPS 细胞在体外诱导分化来的神经前体细胞宫内移植进13.5 天胎鼠脑中后，其可在体内进一步分化为胶质细胞和各类神经元(包括谷氨酰胺能神经元、GABA 能神经元和儿茶酚胺能神经元)，这些神经细胞功能性地整合进宿主脑中，并展现出成熟神经元的活性．同时，将由小鼠iPS 细胞在体外诱导分化来的多巴胺能神经元移植进帕金森病大鼠模型脑内，一段时间后可有效缓解大鼠疾病症状和改善其行为．此外，iPS 细胞来源的造血前体细胞、内皮前体细胞和成熟内皮细胞及耳蜗毛细胞分别成功用于治疗镰状红细胞贫血、血友病A和治疗神经感觉性听力障碍六、前景展望iPS 细胞研究成果在干细胞和发育生物学研究领域中无疑具有里程碑意义，其在短时间内取得了一系列突破，可以预见，有朝一日，iPS 细胞必将应用于临床，解决人类面临的各种疾患等，但在获得安全、高效、实用、有临床应用价值的治疗型七、遇到的困难iPS细胞之前，还面临许多问题、急待突破的瓶颈和需要深入研究的领域：a．解析诱导体细胞重编程为iPS 细胞的分子机制，b．研究iPS 细胞生物学特性和行为(如自我复制、增殖和分化等)调控的机制及iPS 细胞体外定向诱导分化机制，c．提高iPS 细胞制备效率，d．充分评价iPS 细胞临床应用的安全性，e．建立高效、安全、实用制备人iPS细胞的方法，即在阐明体细胞重编程为iPS 细胞机制的基础上建立无遗传修饰的iPS 细胞制备策略与方法(如仅利用一些小分子物质即将人的细胞重编程为iPS 细胞)，f．在前一项研究的基础上，探索一条简便制备“个体特异的”或“疾病特异的”治疗型人iPS 细胞的技术路线和方法，等等．。
IPS细胞
子区域。
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为报告基因 原理是Fbx25对于多能性的维持和胚胎
的发育来说是不可缺少的基因
五、IPS细胞的鉴定 表面标志分子鉴定 IPS细胞能够表达多能干细胞特异的表 面标志分子，如：ssea-1（阶段特异性胚胎 抗原1），ssea-3等。这些物质在已分化体细 胞表面不表达，从而鉴定。
表观遗传状态鉴定 IPS细胞与ES细胞具有相似的DNA甲基化模
构建IPS细胞示意图
IPS细胞形成的分子机制
四、IPS细胞的筛选方法
a.形态学筛选 不对供体细胞做任何额外遗传修
饰的情况下，仅依靠形态学筛选的标准对细胞进行
筛选也能够分离出IPS细胞。
b.药物筛选 利用基因重组技术建立了具有药物
抗性基因的体细胞，并用特定药物进行筛选。
c.选用对多能性更为关键的基因（如Fbx25）作
六、IPS细胞的应用前景
用于器官移植 建立疾病模型，了解发病机理
治疗某些遗传病
如：患有镰刀型贫血症
的小鼠皮肤成纤维细胞建立了IPSc，并将其移植
到小鼠体内，小鼠的症状得以缓解。
七、面临的问题
a．解析诱导体细胞重编程为 IPS 细胞的分 子机制 b．研究 IPS 细胞生物学特性和行为 (如自我 复制、增殖和分化等)调控的机制及 IPS 细 胞体外定向诱导分化机制 c．提高IPS细胞制备效率 d．充分评价IPS 细胞临床应用的安全性
织等是亟待阐明的问题．
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胚胎干细胞(embryonic stem cells，ES cells)
是来源于哺乳动物囊胚内细胞团(inner cell mass,
ICM)的多潜能干细胞，具有无限自我更新和多向
分化能力．ES 细胞在疾病模型建立与机理研究、 细胞治疗、药物发现与评价等方面极具应用价 值． 返回
iPS细胞简述
iPS细胞基本概念诱导多能干细胞（induced pluripotent stem cells, iPS cells）最初是日本人山中申弥（Shinya Yamanaka）于2006年利用病毒载体将四个转录因子（Oct4, Sox2, Klf4 和c-Myc）的组合转入分化的体细胞中，使其重编程而得到的类似胚胎干细胞的一种细胞类型[1]。
随后世界各地不同科学家陆续发现其他方法同样也可以制造这种细胞。
细胞可分为全能干细胞、多能干细胞和单能干细胞，诱导多能干细胞即通过向体细胞中导入诱导基因，使体细胞重编程获得具有胚胎干细胞样特性的多能干细胞，也称为去分化。
发展趋势自2008年开始，小鼠和人的ips细胞研究取得了极大的发展，并在体细胞的选择、转录因子的组合和数量、病毒载体、筛选条件和小分子化合物等方面进行了完善，还逐步向疾病的治疗方面深入，镰刀形红细胞贫血症治疗的研究，从理论和实践上为人类单基因遗传病的治疗奠定基础。
此外，猴、大鼠和猪ips细胞的建立在人类疾病研究上具有重大应用价值，既可构建人类疾病的动物模型，又能进行细胞移植实验，为将来的实验细胞替代治疗奠定基础。
2009年3月，Nagy小组和Kaji小组采用转座子法取代病毒载体的基因投递的方法，高效率制备了基因组无病毒整合的鼠iPS细胞，获得iPS细胞后，他们又成功将先前导入的转录因子基因从iPS细胞中移除。
随着越来越多研究模型的建立，越来越多的体细胞被成功诱导为多能干细胞，以及无病毒整合技术的发现和有害基因的成功敲除，使得诱导多能干细胞向更加系统，更加安全，更加高效的方向发展。
伴随着ips细胞被诱导分化成为多巴胺神经元、能分泌胰岛素的细胞、心脏实质细胞、视网膜的前驱细胞和神经前体细胞等的成功，越来越多的体细胞得意诱导分化成功，为患帕金森综合症、糖尿病、心血管疾病和视网膜病变等疾病的患者提供了治愈的可能。
面临问题第一，诱导体细胞重编程的分子机制至今仍不清楚。
IPS
4、@什么IPS（诱导性多功能干细胞）？目前能通过什么方法获得IPS？PS细胞，诱导性多功能干细胞(induced human pluripotent stem，iPS)，也称诱导性多潜能干细胞。
iPS细胞是由一些多能遗传基因导入已分化的体细胞中制造而成，或者同时添加一些辅助作用的小分子化合物使体细胞去分化重编程回到胚胎干细胞状态，所获得的细胞即为IPS细胞。
诱导多功能干细胞（induced pluripotent stem cells，iPS cells）是利用病毒载体将四个转录因子（Oct4，Sox2，Klf4 和c-Myc）的组合转入分化的体细胞中，使其重编程为类似胚胎干细胞的一种细胞类型。
Oct-4（也称Oct-3）属于POU转录因子家族的一员[1~3] 。
是哺乳动物胚胎发育的一个关键的调控因子。
是全能性的标志，它能够促使ICM形成、维持胚胎干细胞未分化前状态并促进其增殖。
SOX2基因是编码转录因子的主控基因（master genes）家族的一个成员。
转录因子是些与DNA结合并调节其他基因表达的蛋白质癌症基因c-MYC，是一种最容易过渡表现于人类的致癌基因，它对某些成体干细胞的自我更新起一定的作用，并可以抑制ES细胞的分化。
Krueppel-like factor 4，KLF4上皮锌指转录因子Klf4 (旧称GKLF)调节体外细胞的增生与分化Ips细胞的筛选：主要有三种方法：形态学筛选、药物筛选和选用对多能性更为关键的基因作为报告基因。
其中利用Fbx15对ips细胞进行筛选，原理是Fbx25对于多能性的维持和胚胎的发育来说是不可缺少的基因，所以Fbx25作为筛选ips细胞的报告基因。
仅利用形态学的标准来代替报告基因的筛选。
Maherali等人发现，仅仅依靠形态学筛选可能就足以建立ips细胞系。
后来的研究证实了在不对供体细胞做任何额外遗传修饰的情况下，仅依靠形态学筛选的标准对细胞进行筛选也能够分离出小鼠的ips细胞。
iPS细胞是什么？
iPS细胞是什么？
iPS 是指体细胞经过导入特定的重编程因子而诱导为多能干细胞（induced pluripotent stem cells, iPS cells）。
2006年，日本科学家Yamanaka 及其研究小组首次选用逆转录病毒作为载体，向鼠成纤维细胞中导入了与多功能性有关的基因（Oct4、Sox2、c-Myc 和Klf4），之后选择多能性标志物Fbx15 筛选转染后的细胞，最终获得了具有与胚胎干细胞（ES）某些特性的多功能干细胞，并命名为诱导多能干细胞（iPS 细胞），此细胞在形态、基因和蛋白表达、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。
次年，该研究小组又成功将人体细胞重编程为iPS 细胞，自此，在全球范围内拉开了 iPS 细胞研究的序幕。
与 ES 细胞相比，iPS 细胞的产生解决了几个重大问题。
首先，伦理学专家认为干细胞的产生不应该破坏任何一个胚胎，而iPS 细胞绕过了这个伦理学问题；其次，iPS 细胞可以由患者个体的成体细胞重编程得来，为个体化的疾病细胞模型提供了有力的基础；最后，由iPS 细胞诱导分化而来的成体细胞，可以应用于患者疾病的临床治疗，为再生医学提供一个崭新的思路。
“新干细胞课件之iPS细胞的应用及风险评估”
通过iPS细胞技术，研究者以糖尿病患者
的皮肤细胞为基础，制造出能够分泌胰
岛素的β细胞，为未来治疗糖尿病打下坚
实基础。
iPS细胞技术在未来的社会影响和伦理道德 问题
1 社会争议
改变人类基因组可能带来 难以预测的社会后果，引 发道德和伦理争议。
2 道德问题
控制iPS细胞的制备和用 途，同时保护个人隐私是 至关重要的。
3 公平问题
iPS细胞技术可能会显著 地增加贫富差距，进一步 加剧社会不平等。
医学应用
iPS细胞可以转化为可以再生受 损组织的干细胞来治疗疾病，如 癌症、脑部疾病、心脏和肺部疾 病等。
神经疾病
iPS细胞可以用于研究神经退行 性疾病、如阿尔茨海默病、帕金 森病和脊髓性肌肉萎缩等。
iPS细胞潜在的风险和安全性 评估
1 瘤变
2 免疫排斥
由于细胞重编程的不确定性， iPS细胞可能会发生不正常的 细胞增殖。
iPS细胞在人类疾病治疗中的实际应用案例
1
白血病
iPS细胞被用于白血病患者的治疗，通过
脊髓性肌萎缩症
2
重编程的iPS细胞可以产生正常的造血干 细胞来植入患者体内。
利用iPS细胞技术，研究者制造了正常
SMA患者的iPS细胞上的疾病发生机制，
并且找到了切除iPS细胞中缺失的SMN1
3
糖尿病
基因活性的方式。
发现历史
首次成功用四个基因对成体 细胞进行重编程的实验是在 2006年由日本的Yamanaka 教授的实验室完成的。
重要性
发现这项技术被认为是能够 促进干细胞研究的支柱技术， 对干细胞技术的进步产生了 重要贡献。
iPS细胞应用领域介绍
研究开发
生物名词解释
生物名词解释IPS细胞：即诱导多能干细胞，是通过基因转染技术将某些转录因子导入人或动物体细胞，使体细胞直接重构为胚胎干细胞样的多潜能细胞细胞：细胞是构成生物体的基本结构和功能单位，是生命活动的基本单位。
同化作用：又称合成代谢，生物体从外界摄取物质，构建自身，储存能量的过程。
异化作用：又称分解代谢，是生物分解物质，释放能量的过程。
蛋白质的一、二、三、四级结构：一级：蛋白质多肽链中氨基酸的种类，数量和排列顺序称为蛋白质的一级结构二级：蛋白质分子中某一段肽链的局部空间结构，是肽链中相近氨基酸残基间主要靠氢键维系的有规律，重复有序的空间结构三级：在二级结构基础上，进一步盘曲折叠形成的更为复杂的空间结构四级:蛋白质的各个亚基通过非共价键相互排列组装而成的立体结构必需氨基酸:人体自身不能合成，需由食物提供的氨基酸。
背诵口诀：笨/蛋/来/宿/舍/晾/一晾/鞋）苯丙氨酸、蛋氨酸（甲硫氨酸）、赖氨酸、苏氨酸、色氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、缬氨酸磷酸二酯键：一个核苷酸上的磷酸既与自身戊糖第5位碳原子一酯腱相连，又与另一个核苷酸的戊糖第3位碳原子以酯腱相连形成磷酸二酯腱。
细胞学说：1一切生物体，包括单细胞生物、植物和动物，都是由细胞组成的○2所有细胞在在结构和组成上基本相似○3生物体通过细胞的活动反应其功能○4新细胞是由已存在的细胞分裂而来的○流动镶嵌模型：细胞膜是一种可塑的、流动的、嵌有蛋白质的脂类双分子层结构。
在脂质双分子层中，磷酸分子一疏水性尾部相对排列于膜的中央，极性头部朝向膜的表面；膜中的蛋白质分子有的镶嵌在脂双层中，有的附着在脂双层的表面；膜的两侧分部不对称。
，膜脂和蛋白质都有一定的流动性。
强调可塑性、不对称性、流动性。
被动运输：物质从高浓度到低浓度的方向通过细胞膜，不消耗能量的运输方式。
包括简单扩散和促进扩散。
主动运输：需要细胞膜上的特异性载体蛋白，需要消耗能量，由低浓度向高浓度逆浓度梯度或电化学梯度的物质运输方式。
ips操作指南第五版-慢病毒版本
IPS操作指南第四版IPS简介：iPS细胞是通过基因转染技术（gene transfection）将某些转录因子导入动物或入的体细胞使，体细胞直接重构成为胚胎干细胞（embryonic stemcell,ESC）细胞样的多潜能细胞。
现在大多是通过病毒携带特定的转录因子进入体细胞内，来获得多能性干细胞。
2006年日本京都大学Shinya Yamanaka在世界著名学术杂志《细胞》上率先报道了诱导多能干细胞的研究。
他们把Oct3/4,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、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、分化能力等方面都与胚胎干细胞相似。
现分别介绍一下小鼠的和人的iPS的诱导步骤。
一、实验材料慢病毒包装体系：慢病毒表达质粒plvx-OCT4、plvx-SOX2、plvx-KLF4和plvx-c-MYC；辅助质粒PSPAX2和PMD2；病毒包装细胞：293T细胞；ES Feeder细胞：MEF（C57）。
二、实验仪器和耗材（一）实验仪器二级安全柜、37度培养箱、4度冰箱、液氮储存器、倒置显微镜、低温离心机。
（二）实验耗材PBS、无菌水、明胶粉、DMEM培养基、FBS、非必须氨基酸、β-巯基乙醇、胰酶、血清替代物（SR）、mTESR1、T75培养瓶、无菌水、15ml离心管、50ml离心管，巴氏管等。
三、ips诱导方法（一）Feeder细胞1、Feeder细胞的分离（MEF）取妊娠13.5-14.5d的孕鼠，在无菌情况下取出胎鼠，去除鼠头，尾，四肢及内脏，然后用PBS进行冲洗。
将胎体剪碎成小于1mm2的组织块，1000rpm，3min，去掉上层PBS，加入0.25%胰酶-0.04%EDTA2~3ml浸泡组织块，常温消化2~3min。
轻微吹打，待较多细胞溢出后，加入等量的10%FBS DMEM终止消化，通过100目滤网过滤后，将获得的液体离心，1000rpm，5min。
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四、iPS 细胞的应用
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（1）iPS 细胞之所以迅速成为研究的焦点, 是因为它与 ES 细胞共 有的发育多潜能性, 以及在细胞替代治疗上潜在的应用前景(图 3(A)). 成功建立 iPS 细胞后, 应用 iPS 细胞来治疗疾病是人们的 最终目标. Hanna等人率先在小鼠中用iPS细胞治疗了镰刀形红细胞 贫血症(sickle cell anemia). 他们利用人源化的镰刀形红细胞贫 血症小鼠模型(小鼠的 α 和 β-珠蛋白分别被人的α, Aγ和βS (sickle)-珠蛋白所替代), 首先, 将患病小鼠尾尖成纤维细胞重编 程为 iPS 细胞, 然后通过同源重组的方法用人野生型 βA-珠蛋白基 因替代了 βS-珠蛋白基因, 接着把遗传修饰后的 iPS 细胞定向分化 为造血祖细胞(hematopoietic progenitors, HPs), 并将纯化 后的 HPs 移植入 hβS/hβS雄性小鼠中. 对比未移植HPs的对照 组小鼠, 移植iPS细胞分化而来的HPs有效地抑制了镰刀形红细胞贫 血症症状, 例如, 多染性细胞(polychromasia)降低, 红细胞大 小不等现象(anisocytosis)和红细胞变形(poikolocytosis)减少, 以及红细胞数目增加.
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二、 Shinya Yamanaka的重编程研究工作
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Yamanaka的工作热情来自于他的信念，他坚信如果小鼠细胞能够 被重编程，那么人体细胞也一定能够被重编程。而细胞重编程技术对 于研究人体疾病和人体细胞的分化过程具有极其重要的意义。美国威 斯康辛州立大学（University of Wisconsin）的James Thomson说，Yamanaka的方法也是他们当时想到的方法。 Thomson早在1998年就发表了第一篇有关人体胚胎干细胞的文章， 不过，他说他的目标并非要诱导细胞获得全能分化能力，而是想弄清 楚重编程过程的机制，从而帮助其他科学家获得重编程细胞。他招收 Junying Yu到他们实验室从事博士后研究，试图解决这个问题。 Thomson 说：“我们都认为这是一个非常重要的科学问题，因为 要解决它至少需要20年的时间。”2007年，Thomson和 Yamanaka分别发表了论文，他们都用商业化的人体成纤维细胞获 得了iPS细胞。随后不久，美国波士顿儿童医院（Children’s Hospital Boston）的George Daley也发表了类似的文章，不 过他使用的是新鲜的人体成纤维细胞。
日本ips临床实验
日本ips临床实验随着医学科技的不断进步，再生医学领域也取得了重大突破。
由人体内的特定细胞重新培养出的诸如iPS（诱导多能干细胞）等细胞类型，为疾病的治疗和康复提供了全新的选项。
日本一直是再生医学领域的先驱之一，在该领域的研究和临床实验上有着卓越的贡献。
1. 介绍日本ips临床实验旨在通过应用诱导多能干细胞（iPS细胞）技术来治疗各种类型的疾病。
iPS细胞是在实验室中从成年人体内的成体细胞中重编程而来的多能干细胞。
这些细胞可以以任意的细胞类型发育，并且具有很大的治疗潜力。
2. iPS细胞的发现2006年，日本科学家山中伸弥和他的团队首次成功将成年皮肤细胞转化为多能干细胞，即iPS细胞。
这一突破性的发现引起了全球医学界的关注和赞誉，并为再生医学领域的研究开辟了新的道路。
3. 日本ips临床实验的突破自iPS细胞的发现以来，日本一直在临床实验中积极应用这一技术。
目前，日本已经进展到了临床试验的阶段，试图利用iPS细胞治疗多种疾病，包括心脏病、帕金森病和视网膜疾病等。
3.1 心脏病的治疗在心脏病的治疗方面，日本的研究人员采用iPS细胞改变了心脏病患者身体内的细胞。
这些iPS细胞被注射到患者的心脏中，以修复受损的心肌组织。
临床试验的结果表明，此项治疗方法取得了积极的效果，为心脏病患者带来了新希望。
3.2 帕金森病的治疗帕金森病是一种神经系统退行性疾病，也成为了iPS细胞研究的另一个重点。
日本的研究人员通过将iPS细胞转化为神经元，并将其移植到帕金森病患者的大脑中，来改善患者的症状。
临床试验的初步结果显示了治疗的潜力，为帕金森病患者提供了新的治疗选择。
3.3 视网膜疾病的治疗视网膜疾病是导致失明的主要原因之一。
为了治疗这类疾病，日本的研究人员尝试将iPS细胞转化为视网膜细胞，并将其移植到病人的眼睛中。
临床实验证实，通过这种治疗方式，患者的视力得到了显著改善，为失明患者带来了曙光。
4. 挑战与展望虽然日本的ips临床实验在再生医学领域取得了重要进展，但仍面临一些挑战。
关于诱导性多能干细胞
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。
IPS细胞
子区域。
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织等是亟待阐明的问题．
返回
胚胎干细胞(embryonic stem cells，ES cells)
是来源于哺乳动物囊胚内细胞团(inner cell mass,
ICM)的多潜能干细胞，具有无限自我更新和多向
分化能力．ES 细胞在疾病模型建立与机理研究、 细胞治疗、药物发现与评价等方面极具应用价 值． 返回
reprogrammed IPSCs)、筛选标准不严紧和IPS
细胞携带供体．细胞的表观遗传记忆和IPS 细胞 分化不定向都导致细胞异质性，异质性是导致 IPS细胞成瘤的潜在因素 d．IPS 细胞体外定向分化细胞的功能与行为研 究尚少，尤其在细胞治疗上，目的细胞是否会在 治疗靶位或迁移到非靶位点成瘤，或异位形成组
一、IPS细胞定义
诱导多潜能性干细胞（又称多潜能干细胞， induced pluripotent stem cells, IPS cells）是由 一些多能遗传基因导入皮肤等受体细胞中通 过基因重新编排方法，“诱导”普通细胞回 到最原始的胚胎发育状态，能够像胚胎干细 胞一样进行分化。
IPS细胞与胚胎干细胞（ES）形态相似、核 型、端粒酶活性、体外分化潜能均相同，同 时也能够表达相同的表面标志分子。
e．建立高效、安全、实用制备人 IPS细胞的方法， 即在阐明体细胞重编程为 IPS细胞机制的基础上建 立无遗传修饰的IPS细胞制备策略与方法(如仅利用 一些小分子物质即将人的细胞重编程为 IPS细胞) f．在前一项研究的基础上，探索一条简便制备 “个体特异的”或“疾病特异的”治疗型人 IPS细 胞的技术路线和方法
DNA甲基化：DNA的CG两个核苷酸的胞嘧
啶被选择性地添加甲基，形成5－甲基胞嘧啶，
常见于基因的5‘-CG-3’序列。DNA的甲基化可
科普：什么是人工诱导性多能干细胞（简称“iPS细胞”）
科普：什么是人工诱导性多能干细胞（简称“iPS细胞”）什么是iPS细胞？iPS细胞是2006年诞生的新的多功能干细胞，被期待为实现再生医疗发挥重要作用。
但是，iPS细胞究竟是怎么产生的呢？iPS细胞的什么是划时代的呢？并且，什么时候，被预测怎样对医疗有用呢？在本节中，对这些疑问进行简单易懂的说明。
iPS细胞是什么样的细胞？在人的皮肤等体细胞中，导入极少数的因子，通过培养，会变成与各种组织和脏器细胞分化的能力几乎无限增殖的多能性干细胞。
这种细胞被称为“人工多功能干细胞”。
英语中写作“induced pluripotent stem cell”，所以取头文字称为“iPS细胞”。
命名世界上第一个成功制作IPS细胞的京都大学山中伸弥教授。
体细胞变成多功能性干细胞，用专业用语称为“再编程序”。
山中教授的研究小组发现的少数因素引起重新编程序的技术，再现性高，而且比较容易，可以说是干细胞研究的突破。
PS细胞被认为是如何活用的？iPS细胞可以用于再生医疗、查明疾病的原因，开发新药物等。
所谓再生医疗，是以恢复因疾病、受伤等而失去的机能为目的的治疗法。
利用IPS细胞的多分化能力制造出各种各样的细胞，例如糖尿病的话，有调整血糖值能力的细胞，如果神经受到像被切断一样的外伤的话，为了连接丢失的网络而移植神经细胞等情况可以考虑。
可以期待应用于从iPS细胞分化诱导细胞的细胞移植治疗。
另一方面，从难治性疾病患者的体细胞中制作IPS细胞，将其分化成神经、心肌、肝脏、胰脏等患部的细胞，研究其患部的状态和机能会如何变化，并期待研究查明疾病原因的研究。
例如，脑内神经细胞发生变化而引起的疾病，很难从外部进入，而且，从不断变化的细胞中，很难推测出正常状态是怎样的。
通过使用iPS细胞，这样的研究有飞跃性地进行的可能性。
另外，如果利用那个细胞的话，可以进行对人体无法进行的药物的有效性和副作用进行评价的检查和毒性测试，预计新药物的开发会有很大的进展。
IPS细胞
• 根据iPS细胞在短时间内取得的一系列突破，可以 预见，iPS细胞必将解决人类面临的各种疾患。但 是还面临许多急待突破瓶颈和需要深入研究的领 域： • （1）研究iPS细胞自我复制、增殖和分化等的调 控机制及iPS细胞体外定向诱导分化机制； • （2）充分评价iPS细胞临床应用的安全性； • （3）建立无遗传修饰的iPS细胞制备方法（ 如仅 利用蛋白或小分子化合物即将人的细胞重编程为 iPS细胞）。
ips细胞 - 应用
• iPS细胞的出现，在干细胞研究领域、表观遗传学 研究领域以及生物医学研究领域都引起了强烈的 反响，这不仅是因为它在基础研究方面的重要性， 更是因为它为人们带来的光明的应用前景。 • 在基础研究方面，它的出现，已经让人们对多能 性的调控机制有了突破性的新认识细胞重编程是 一个复杂的过程，除了受细胞内因子调控外，还 受到细胞外信号通路的调控。对于Oct4、Sox2和 Nanog等维持于细胞自我新能力的转录因子的研 究正在逐渐地展开；利用iPS细胞作为实验模型， 只操纵几个因子的表达，这更会大大加速对多能 性调控机理的深入研究。
山中教授在2006年8月公布了他的研究成果，他将4个基 因注入从老鼠尾巴中所提取的体细胞中，并成功地培养出 了iPS细胞。在2007年11月他宣布，这项实验在人体皮肤 细胞上也获得了成功[2] 。
ips细胞 - 展望
从iPS细胞发育而成的小鼠
• 由于iPS细胞自身的安全性问题，到2012为 止，iPS细胞还无法应用于临床治疗，要得 到安全实用的有临床应用价值的治疗型iPS 细胞，必须避免使用整合性病毒以及有致 癌性的外源基因。
ips细胞 - 研究历程
日本
• 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这四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。 • 2007年11月，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Klf4四种因子组合，而Thompson实验室采用了以慢病毒载体 引入Oct4、Sox2加Nanog和LIN28这种因子组合。 • 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二 位。
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一、ips细胞的制备
制备iPS细胞的几个关键步骤和环节
目前，iPS 细胞制备流程及其鉴定如图1 所示，简言之：
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．
二、ips细胞的进一步研究
不同因子组合将小鼠的不同类型细胞诱导为iPS细胞
结论a．不同诱导水平的重编程因子均可将体细胞诱导为iPS 细胞；
b．转录因子转基因活性的持续时间与重编程效率有直接相关性；
c．许多不同组织来源的体细胞均可被重编程；
d．不同类型体细胞重编程为iPS 细胞所需转录因子诱导水平是不同的
总之，任何一种(小鼠和人的)体细胞在理论上均可被这些转录因子重编程为iPS 细胞
（不同因子组合将人的不同类型细胞诱导为ips细胞
联合运用遗传的和化学的方法将小鼠和人的体细胞重编程为iPS细胞）
三、基因导入方式
（ips细胞最主要的一步就是如何将外源基因导入宿主细胞）
目前，通过逆转录病毒、慢病毒、腺病毒和转座子介导的方式均可将转录因子对应的基因导入体细胞，进而将其重编程为iPS 细胞．新近，Hochedlinger 小组和Yamanaka 小组均通过腺病毒介导的转基因方式将转录因子的基因导入体细胞，进而瞬时表达这些基因即可获得无病毒载体整合的iPS细胞．这两个小组的研究结果表明，将体细胞重编程为iPS 细胞只需转录因子基因在体细胞内瞬时表达即可达到目的，而无需病毒载体整合进宿主细胞基因组中，但是该方法将体细胞诱导为iPS细胞的效率较逆转录病毒和慢病毒的低许多
非整合方式实现体细胞重编程为iPS 细胞的理论基础是：在通过逆转录病毒介导的方式将转录因子基因导入体细胞而获得的iPS 细胞上检测发现，转录因子转基因表达水平非常低或外源转基因完全沉默，而内源性转录因子基因被激活而维持很高表达水平，这时iPS 细胞多潜能性靠内源性转录因子表达来维持，至此，外源转录因子转基因已完成自己的使命而
不表达
．
最初，每一个逆转录病毒载体或慢病毒载体仅携带一个转录因子基因，采取如下策略生产病毒和感染细胞
．逆转录病毒的生产有两种方案：一是“直接混合”的方案，即用含4 种或更多因子质粒的混合物转染包装细胞，进而获得携带4 种或更多因子基因的病毒混合物，接着用病毒混合物感染细胞；
二是采用“先分后混”的方案，即先生产携带每一种因子基因的病毒，然后将收集的病毒上清等比例混合后感染目标细胞．慢病毒生产只能采取鼠或人的体细胞因子组合(遗传方法)
四、无遗传修饰的ips细胞
iPS细胞的未来是发展安全、高效、有临床应用价值的治疗型干细胞，从安全角度看，目前的研究正在逐步接近．迄今，通过逆转录病毒慢病毒和腺病毒介导的方式均可将转录因子基因导入体细胞而获得iPS 细胞．逆转录病毒和慢病毒介导的转基因方式使病毒载体整合进宿主基因组，实现转基因稳定表达，但这两种转基因方式容易激活致癌基因，获得的iPS 细胞可能是有毒害副作用的．Hochedlinger 小组和Yamanaka 小组先后通过腺病毒将转录因子基因导入体细胞，瞬时表达这些转录因子而获得了无毒害副作用的或无病毒载体整合的iPS 细胞，因为这种基因导入方式一般不会使病毒载体整合进宿主基因组中，有望成为临床应用的比较安全的方法
．当然，腺病毒载体也有可能整合进基因组中，尽管这种可能性很小．以病毒作为载体导入外源基因会使细胞发生遗传修饰，带有潜在的危险性，同时该方法操作起来比较麻烦且不实用．上述建立iPS 细胞的方法均涉及到基因的过量表达(或变化)，那么这些通过遗传修饰的细胞如何恢复基因的常量表达，此外，饲养层细胞、小片段载体污染、体外培养细胞的同质性、表观遗传改变和基因组稳定性等都需要加以考虑．腺病毒介导的转基因方式虽然实现用某些因子的短暂性表达代替基因的永久性整合而获得virus-free adeno-iPS 细胞，但是该方法仍然不是获得安全、高效、有临床应用价值的治疗型iPS 细胞的最佳方法．
最理想、最实用的方法是用小分子化合物代替外源基因导入实现体细胞重编程而获得iPS 细胞，这一想法在不久的将来有望变为现实．
五、现状
同时，研究者已成功地将iPS 细胞在体外定向诱导分化为神经前体细胞、功能性的成熟神经细胞，如运动神经元和多巴胺能神经元、星形胶质细胞、造血前体细胞、造血细胞、胰腺细胞和肝细胞、分泌胰岛素的β细胞、心肌细胞、平滑肌细胞、血管内皮细胞、胰腺细胞和耳蜗毛细胞等．
由iPS 细胞体外定向诱导分化出的细胞(包括前体细胞)在治疗相应疾病方面均展示出一定疗效．
将由iPS 细胞在体外诱导分化来的神经前体细胞宫内移植进13.5 天胎鼠脑中后，其可在体内进一步分化为胶质细胞和各类神经元(包括谷氨酰胺能神经元、GABA 能神经元和儿茶酚胺能神经元)，这些神经细胞功能性地整合进宿主脑中，并展现出成熟神经元的活性
．同时，将由小鼠iPS 细胞在体外诱导分化来的多巴胺能神经元移植进帕金森病大鼠模型脑内，一段时间后可有效缓解大鼠疾病症状和改善其行为
．此外，iPS 细胞来源的造血前体细胞、内皮前体细胞和成熟内皮细胞及耳蜗毛细胞分别成功用于治疗镰状红细胞贫血、血友病A和治疗神经感觉性听力障碍
六、前景展望
iPS 细胞研究成果在干细胞和发育生物学研究领域中无疑具有里程碑意义，其在短时间内取得了一系列突破，可以预见，有朝一日，iPS 细胞必将应用于临床，解决人类面临的各种疾患等，但在获得安全、高效、实用、有临床应用价值的治疗型
七、遇到的困难
iPS细胞之前，还面临许多问题、急待突破的瓶颈和需要深入研究的领域：
a．解析诱导体细胞重编程为iPS 细胞的分子机制，
b．研究iPS 细胞生物学特性和行为(如自我复制、增殖和分化等)调控的机制及iPS 细胞体外定向诱导分化机制，
c．提高iPS 细胞制备效率，d．充分评价iPS 细胞临床应用的安全性，
e．建立高效、安全、实用制备人iPS细胞的方法，即在阐明体细胞重编程为iPS 细胞机制的基础上建立无遗传修饰的iPS 细胞制备策略与方法(如仅利用一些小分子物质即将人的细胞重编程为iPS 细胞)，
f．在前一项研究的基础上，探索一条简便制备“个体特异的”或“疾病特异的”治疗型人iPS 细胞的技术路线和方法，等等．。