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iPS 優(yōu)化建系方法和安全性
早期建立 iPS 細(xì)胞的方法為：利用逆轉(zhuǎn)錄病毒介導(dǎo)表達(dá) 4 個(gè) Yamanaka 因子, 然后將細(xì)胞在ES 細(xì)胞培養(yǎng)液中培養(yǎng), 再用抗性基因篩選多潛能性相關(guān)啟動(dòng)子的激活,，如 Oct4 和 Nanog 啟動(dòng)子,，在得到細(xì)胞形態(tài)相似的 iPS 細(xì)胞后,，鑒定 iPS 細(xì)胞的多潛能性,。這些方法構(gòu)建 iPS 細(xì)胞的效率很低, 細(xì)胞多潛能性不均一,而且有內(nèi)在安全問(wèn)題, 如病毒的插入突變 c-Myc 的致癌性, 使其仍無(wú)法應(yīng)用于臨床治療,。為解決這些安全問(wèn)題和提高 iPS細(xì)胞建系的效率,人們從多方面改進(jìn)構(gòu)建 iPS 細(xì)胞,。
1. 轉(zhuǎn)座子技術(shù)
英國(guó)和加拿大科學(xué)家不用病毒載體培育出更安全的誘導(dǎo)多功能干（iPS 細(xì)胞),。他們的研究工作是以日本京都大學(xué)科學(xué)家山中伸彌等人兩年前開(kāi)拓的一種方法為基礎(chǔ)的,。山中伸彌及其同事將 4 個(gè)基因植入皮膚細(xì)胞，使之被誘導(dǎo)為多功能干細(xì)胞,，是干細(xì)胞研究的重大突破,。不過(guò)，他們移植基因所用的載體是一種逆轉(zhuǎn)錄病毒,，這就意味著這種方法可能會(huì)讓使用 iPS細(xì)胞的病人增加患癌癥的風(fēng)險(xiǎn),。為了避免這一技術(shù)缺陷，此次英國(guó)和加拿大科學(xué)家使用的是轉(zhuǎn)基因作物領(lǐng)域常用的“轉(zhuǎn)座子”技術(shù),，它能把稱作“轉(zhuǎn)座子”的基因序列插入到目標(biāo)基因組中,。研究人員利用老鼠和人類的皮膚細(xì)胞進(jìn)行了試驗(yàn),，結(jié)果顯示重組后的細(xì)胞株*具備了胚胎干細(xì)胞的特征。
2. 減少癌變風(fēng)險(xiǎn)
日本科學(xué)家僅用兩個(gè)移植基因培育成了人類誘導(dǎo)多功能干細(xì)胞(iPS 細(xì)胞),，日本慶應(yīng)大學(xué)教授岡野榮之的研究小組,，僅用先前培育 iPS 細(xì)胞所用 4 個(gè)誘導(dǎo)基因中的兩個(gè)，即“0ct3／4”基因和“Klf4k”基因,，也成功培育出了 iPS 細(xì)胞,。因?yàn)槌耸褂媚孓D(zhuǎn)錄病毒作為基因移植的載體這一因素外[17]，造成 iPS 細(xì)胞誘發(fā)癌癥風(fēng)險(xiǎn)的因素還與先前研究人員使用的 4 個(gè)誘導(dǎo)基因中的一個(gè)名為“C-Myc”的基因相關(guān),。所以日本科學(xué)家的方法也可以減少 iPS 細(xì)胞移植后的癌變風(fēng)險(xiǎn),。
3. 快速建立 iPS 細(xì)胞
我國(guó)科學(xué)家從羊水細(xì)胞中快速建立人類 iPS 細(xì)胞。繼前不久在世界上得到*由誘導(dǎo)多能干細(xì)胞(即 iPS 細(xì)胞)發(fā)育的小鼠之后,，我國(guó)科學(xué)家在 iPS 細(xì)胞研究領(lǐng)域又取得重大進(jìn)展：從孕婦產(chǎn)前的羊水細(xì)胞中快速建立 iPS 細(xì)胞,，所需時(shí)間只有 6 天，為目前人類 iPS細(xì)胞相關(guān)報(bào)道中短,。近在線發(fā)表于雜志《人類分子遺傳學(xué)雜志》上的這項(xiàng)成果,，是由中科院上海生命科學(xué)院／上海交大醫(yī)學(xué)院健康科學(xué)研究所金穎研究員帶領(lǐng)的干細(xì)胞研究組與上海新華醫(yī)院陳方教授合作完成的。據(jù)金穎研究員介紹,，此前科學(xué)家已經(jīng)成功地將小鼠,、大鼠、獼猴,、豬和人的體細(xì)胞誘導(dǎo)成為 iPS 細(xì)胞,，誘導(dǎo)技術(shù)也產(chǎn)生了巨大革新，如減少外源轉(zhuǎn)錄因子的種類,，使用非整合病毒,，質(zhì)粒法等等。“目前關(guān)于人類誘導(dǎo)多能干細(xì)胞的研究還處于起步階段,，所采用的供體細(xì)胞還僅僅局限在人包皮成纖維細(xì)胞,、表皮細(xì)胞、毛囊細(xì)胞等少數(shù)細(xì)胞類型,。更為棘手的是,，這些細(xì)胞被重編程為 iPS 細(xì)胞所需要的時(shí)間比較長(zhǎng)(通常為 16～35 天)，且效率很低,，這大大增加了在個(gè)過(guò)程中細(xì)胞的變異風(fēng)險(xiǎn),。”金穎說(shuō)，“因此,，如何找到一種理想的人類體細(xì)胞來(lái)源,，是*科學(xué)家的重點(diǎn)關(guān)注課題。”據(jù)介紹,，博士研究生李春亮等在金穎研究員指導(dǎo)下,，從孕婦產(chǎn)前診斷時(shí)剩余的羊水細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)一部分特殊類群,，它們?cè)诓《窘閷?dǎo)的四種因子誘導(dǎo)下，感染后第二天發(fā)生形態(tài)上的顯著變化,，第四天出現(xiàn)人胚胎干細(xì)胞類似形態(tài)的克隆,，第六天就可以挑選后進(jìn)行建系。研究人員對(duì)建立的 8株人類誘導(dǎo)多能干細(xì)胞進(jìn)行進(jìn)一步鑒定后發(fā)現(xiàn),，這些細(xì)胞能夠長(zhǎng)期在體外穩(wěn)定傳代并保持體外長(zhǎng)期傳代核型正常,，維持自我更新，蛋白和轉(zhuǎn)錄水平高表達(dá)性的標(biāo)志基因,。誘導(dǎo)多能干細(xì)胞的主要應(yīng)用是分化和細(xì)胞移植,。研究人員按照標(biāo)準(zhǔn)嘗試了羊水細(xì)胞來(lái)源的 iPS細(xì)胞的體外、體內(nèi)分化潛能,，結(jié)果發(fā)現(xiàn),，iPS 細(xì)胞能夠分化成包括神經(jīng)前體細(xì)胞在內(nèi)的各種人體細(xì)胞。
4 iPS 細(xì)胞的安全性 有多少,？
iPS 研究日本京都大學(xué)教授山中伸彌教授帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)在新一期《自然·生物技術(shù)》雜志上報(bào)告說(shuō),，動(dòng)物實(shí)驗(yàn)證明，用不同種類的體細(xì)胞培育出的誘導(dǎo)多功能干細(xì)胞（iPS）移植后使實(shí)驗(yàn)鼠出現(xiàn)腫瘤的危險(xiǎn)性存在很大差異,。研究人員分別利用小鼠胚胎的皮膚細(xì)胞,、成年小鼠的胃細(xì)胞、尾巴的皮膚細(xì)胞以及肝臟細(xì)胞培育 iPS 細(xì)胞,。利用不同的體細(xì)胞和培育方法,，研究人員共培育出 36 種 iPS 細(xì)胞。接著,，他們又使這 36 種 iPS 細(xì)胞都分化成具備演變成神經(jīng)能力的細(xì)胞,，并把這些細(xì)胞植入另一些實(shí)驗(yàn)鼠的大腦。結(jié)果顯示,，被植入分化細(xì)胞來(lái)自成年小鼠尾巴皮膚細(xì)胞的實(shí)驗(yàn)鼠中有 83％體內(nèi)出現(xiàn)了腫瘤；被植入分化細(xì)胞來(lái)自于小鼠胚胎皮膚細(xì)胞的實(shí)驗(yàn)鼠中只有 8％出現(xiàn)腫瘤,；而如果實(shí)驗(yàn)鼠移植的分化細(xì)胞來(lái)自成年小鼠的胃細(xì)胞,，其體內(nèi)沒(méi)有出現(xiàn)腫瘤。研究還發(fā)現(xiàn),，利用含有癌癥基因的體細(xì)胞培育 iPS,，對(duì)腫瘤的發(fā)生幾率并無(wú)顯著影響。誘導(dǎo)多功能干細(xì)胞能分化生成各種組織細(xì)胞,，同時(shí)又回避了倫理問(wèn)題,，被視為未來(lái)再生醫(yī)療的重要材料。上述研究表明,，確保 iPS 細(xì)胞對(duì)治療的安全性,，重要的是選擇何種體細(xì)胞作為培育 iPS 細(xì)胞的原料,。