诱导多能干细胞（iPS）技术

简介：

诱导多能干细胞（iPS）技术的发展：

多能干细胞是一种具有分化成三个胚层（内胚层，中胚层，外胚层）能力的细胞。以前的观点认为分化的细胞是不能逆分化的，克隆羊多莉的出现改变了这种观点，但是这种采用体细胞核转移（SCNT）技术制备多能干细胞的方法发展非常缓慢。诱导多能干细胞（Induced Pluripotent Stem Cells,iPS）技术是近两年出现的新的逆转体细胞命运，使其逆分化成为多能干细胞的技术。[1-4]

2006年日本京都大学Shinya Yamanaka教授將四种基因Oct4、Sox2、c-Myc、Klf4通过逆转录病毒载体移植到老鼠已经分化的成纤维细胞，发现一段时间后能形成胚胎干细胞样的克隆，通过筛选和功能鉴定，表明具有胚胎干细胞特征。但当时这种细胞没有形成嵌合体老鼠，因此当时对他的实验结果有些争议，也没有引起足够的重视，[5] 2007年，情况发生了改变，由thomson和日本科学家yamanaka分别在07年11月份的science和cell上发表各自的研究结果，两个小组均采用逆转录病毒作为载体将四个基因转入皮肤细胞，区别在于取材和基因的不同，日本人用的是一名妇女的脸部皮肤基因包括Oct3/4、Sox2、c-Myc、Klf4，thomson采用的是新生儿的包皮细胞基因包括Oct3/4、Sox2, Nanog和lin28，移入四个基因后细胞发生了再编程（reprograming），形成多能干细胞，从而能发育成胚胎干细胞分化的脑，心脏，血管等220多种组织。[6, 7]到目前为止，已经出现了包括B淋巴等多种细胞来源的iPS细胞，在技术上已经比较成熟。[8-11]

iPS技术对于干细胞研究的意义：

利用病人的体细胞逆分化成干细胞具有重要意义，10年前Wilmut通过体细胞核转移（SCNT）技术培育出世界上首例哺乳动物－多莉羊，震惊世界，多莉羊的出现使使治疗性克隆的概念有了实质性的成果，在理论上可以将病人体细胞细胞核替换受精卵母细胞的核，受精卵能继续发育并形成囊胚等，从而得到病人来源的胚胎干细胞。通过定向诱导分化，使其发育成特定的治疗细胞，这一技术已经克隆出了各种动物，甚至在07年用这种方法复制了灵长类动物猕猴的胚胎，但是这些胚胎移植到母猕猴子宫内使其受孕，但并没有产下幼崽。[12] 到目前为止没有在人受精卵中成功的确证。体细胞核移植技术形成胚胎和个体发育的低效使其应用受到很大限制，甚至多莉羊之父Wilmut都开始质疑其在应用前景。2007年，Wilmut决定放弃这种技术，转向支持由日本科学家Yamanaka建立的皮肤细胞诱导多能干细胞技术（iPS）。这一技术在形成胚胎和个体发育的效率上也明显优于SCNT. Wilmut认为iPS技术效率更高，可操作性更强。

在iPS出现之前，已经有三种类似的技术，体细胞核转移是其中一种，另外还有体细胞与多能干细胞融合的方法及利用多能干细胞提取物诱导的方法，但这两种方法的技术不成熟，效率很低，因此无法应用。iPS技术被认为是最有潜力的多能干细胞来源，这项重大突破将可避开从人类胚胎中取得干细胞的伦理道德争议，同时也可以提供足量的用于临床应用和基础研究的多能干细胞，科学界认为这项成就犹如莱特兄弟发明飞机。

Takahashi, K., et al., Induction of pluripotent stem cells from fibroblast cultures. Nat Protoc, 2007. 2(12): p. 3081-9.

2.      Yamanaka, S., Strategies and new developments in the generation of patient-specific pluripotent stem cells. Cell Stem Cell, 2007. 1(1): p. 39-49.

3.      Yamanaka, S., Induction of pluripotent stem cells from mouse fibroblasts by four transcription factors. Cell Prolif, 2008. 41 Suppl 1: p. 51-6.

4.      Yamanaka, S. and K. Takahashi, [Induction of pluripotent stem cells from mouse fibroblast cultures]. Tanpakushitsu Kakusan Koso, 2006. 51(15): p. 2346-51.

5.      Takahashi, K. and S. Yamanaka, Induction of pluripotent stem cells from mouse embryonic and adult fibroblast cultures by defined factors. Cell, 2006. 126(4): p. 663-76.

6.      Takahashi, K., et al., Induction of pluripotent stem cells from adult human fibroblasts by defined factors. Cell, 2007. 131(5): p. 861-72.

7.      Yu, J., et al., Induced pluripotent stem cell lines derived from human somatic cells. Science, 2007. 318(5858): p. 1917-20.

8.      Liao, J., et al., Enhanced efficiency of generating induced pluripotent stem (iPS) cells from human somatic cells by a combination of six transcription factors. Cell Res, 2008. 18(5): p. 600-3.

9.      Lowry, W.E., et al., Generation of human induced pluripotent stem cells from dermal fibroblasts. Proc Natl Acad Sci U S A, 2008. 105(8): p. 2883-8.

10.     Nakagawa, M., et al., Generation of induced pluripotent stem cells without Myc from mouse and human fibroblasts. Nat Biotechnol, 2008. 26(1): p. 101-6.

11.     Okita, K., T. Ichisaka, and S. Yamanaka, Generation of germline-competent induced pluripotent stem cells. Nature, 2007. 448(7151): p. 313-7.

12.     Byrne, J.A., et al., Producing primate embryonic stem cells by somatic cell nuclear transfer. Nature, 2007. 450(7169): p. 497-502.

   我们已经构建了人SOX-2,OCT-4,NANOG,C-MYC,KLF-4,LIN-28的慢病毒载体，并用人的成纤维细胞并成功制备了人的iPS细胞。作为一个iPS慢病毒系统试剂盒出售。同时提供干细胞培养基及滋养层细胞（MEF）。