诱导性多潜能干细胞

iPS 细胞的临床应用前景
• 为临床损伤性疾病或退性型疾病的替代治疗提供种 子细胞来源。Karumbayaram 等将皮肤纤维原细胞 诱导为 iPS 细胞，再利用其分化出电活跃运动神经 细胞。 • 利用 iPS 细胞获得克隆动物。Takahashi 等利用其 制备的 活体小鼠，这些小鼠可以正常发育并且 繁殖后代，有力地证明了 iPS 细胞具有真正的全能 性。 • 利用 iPS 细胞培育抗癌细胞。Ueda 等在小鼠实验 中，成功利用 iPS 细胞大量生成具有抗癌效果的特 定淋巴细胞，并已确认这种淋巴细胞输入患有癌症 的小鼠体内激活后发挥了抗癌效果。
iPS 细胞的制备方法
2.化学小分子的方法诱导 iPS 细胞 • 利用一种化学小分子 RepSox 代替 4 种基因中的 Sox2 和 c-Myc 基因，从而将小鼠胚胎成纤维细胞 诱导为 iPS 细胞，由外源基因Oct4、Sox2 和 Klf4 介导表达引发的重编程通常需要数日，而用 RepSox 处理替代 Sox2 引发的重编程只需要一天。 • Zhu 等发现，将一种新型的类药小分子 PS48 与 Otc4 基因共同导入人类皮肤细胞可得到 iPS细胞， 这些干细胞进而可以转化为其他类型的细胞。
影响 iPS 细胞转化率的关键因素
氧气对 iPS 细胞转化率的影响 • Yoshida 等发现机体内的干细胞总是集中于氧气相 对少的地方。利用人体皮肤细胞培养 iPS 细胞时把 培养环境的氧浓度从通常的 21%降到 5%，发现 iPS 细胞的生成效率可提高到原来的 2. 5 倍至 4. 2 倍。但如果进一步降低氧浓度到 1%，就会适得其 反，导致部分细胞死亡。
多能性维持的关键因素
• Buszczak 等以果蝇为研究对象，发现一种维持干细 胞多能性的关键基因 scrawny，该基因具有修饰特 殊染色体蛋白 H2B 的能力，如通过修饰或调控 H2B 和H3K4，进而控制胚胎干细胞和成体干细胞 分化成皮肤细胞或是肠细胞等。如果scrawny 发生 突变，果蝇将失去组织修复和再生能力。
影响 iPS 细胞转化率的关键因素
小分子化合物对 iPS 细胞转化率的影响 • 细胞粘附分子 E-cadherin 蛋白在 iPS细胞形成过程 中发挥着重要作用。E-cadherin 蛋白的表达水平在 细胞重编程过程的早期即开始上调，在完全重编程 的 iPS 细胞中存在着与胚胎干细胞中相同的由 Ecadherin 蛋白介导的细胞 － 细胞连接。下调 Ecadherin的表达会降低 iPS 细胞形成效率，反之， 过表达 E-cadherin 能够提高 iPS 细胞形成效率。
谢谢
iPS 细胞的制备方法
• 利用 PB 转座子构成的载体递送外源因子 • 利用来自病毒的 2A 肽序列生成一种结合重新编程 因子的多顺反子载体，该载体被 piggyBac 转位子 载体送入细胞中，从而使人及小鼠成纤维细胞转化 成了稳定的iPS 细胞。然后，与 2A 结合在一起的重 新编程因子被除去。利用 PB 转座子构成的载体递 送外源因子，降低肿瘤发生风险，可成为诱导产生 iPS 细胞的一条新途径。
影响 iPS 细胞转化率的关键因素
• p53 途径对 iPS 细胞转化率的影响 • p53 途径在 iPS 细胞转化过程中具有很重要的作用。 沉默 p53 不仅对病毒载体诱导技术有作用，对用质 粒或是蛋白诱导转化技术也同样有作用。 • Zhao 等利用多种因子( 如 Nanog、Lin28、Dppa4、 Dppa5、Zic3、p53 siRNA、UTF1 等) 联合 4 个必 须的转化基因( Oct4、Sox2、Klf4 和 c-Myc) 诱导 iPS 细胞，结果发现，将 p53 siRNA 和 UTF1 ( undifferentiated embryoniccell transcription factor 1) 与 4 个诱导基因一起转染人成纤维细胞，其转化 为 iPS 细胞的效率可提高 100 倍。并且值得关注的 是，剔除具有致癌性的基因 c-Myc 同样可以成功诱 导 iPS 细胞。
诱导性多潜能干细胞( iPS 细胞) 的研究进展
李睿玉
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iPS 细胞的制备方法
1.利用载体介导递送基因诱导 iPS 细胞 • Yamanaka 小组研究发现，用一种结构与 c-Myc 基 因非常相似的基因 L-Myc 替代 c-Myc 基因，同其它 3 个基因利用逆转录病毒导入皮肤成纤维细胞成功 培育出iPS 细胞，继续培养使 iPS 细胞分化成生殖 细胞，并培育出实验小鼠，由含 c-Myc 基因的 iPS 细胞培育而成的实验小鼠 70%以上出现了肿瘤，而 利用含 L-Myc 基因的实验小鼠则几乎未发现肿瘤。
iPS 细胞的制备方法
• 利用质粒载体转染外源基因 • 日本京都大学 Okita 等在实验中使用了 2 个质粒， 一个质粒运载 c-Myc 基因，另一个质粒运载 Oct3/4、 Klf4 和 Sox2 基因，然后把两个质粒同时导入鼠胚 胎成纤维细胞，成功培育出了 iPS 细胞。 • 虽然利用质粒载体转染诱导产生 iPS 细胞获得了成 功，降低了肿瘤发生的风险，但转化效率比用病毒 载体要低。