誘導多能幹細胞

誘導多能幹細胞最早是2006年由日本的兩位科學家Kazutoshi Takahashi和Shinya Yamanaka報導，文章發表於。Shinya Yamanaka最終因此而獲得2012年諾貝爾獎。

2007年11月，由中國科學家俞君英領銜的Thompson實驗室和山中伸彌實驗室幾乎同時報導，利用誘導多能幹細胞技術同樣可以誘導人皮膚纖維母細胞成為幾乎與胚胎幹細胞完全一樣的多能幹細胞。

2014年9月，一名罹患退行性眼病的日本患者將成為全球使用誘導多能幹細胞（iPS）進行治療的第一人。

誘導多能幹細胞（induced pluripotent stem cells, iPS cells）最初是日本科學家山中伸彌（Shinya Yamanaka）於2006年利用病毒載體將四個轉錄因子（Oct4, Sox2, Klf4 和c-Myc）的組合轉入分化的體細胞中，使其重編程而得到的類似胚胎幹細胞和胚胎APSC多能細胞的一種細胞類型。通過採用導入外源基因的方法使體細胞去分化為多能幹細胞，對於這類幹細胞我們稱之為誘導多能幹細胞（IPS，Induced Pluripotent Stem Cells）

基本介紹

• 中文名：誘導多能幹細胞
• 時間：2006年
• 國家：日本
• 發表於：《細胞》雜誌
• 同義詞：誘導性多能幹細胞

起源

當時作者最初的思路來自於體細胞核移植入未受精卵細胞內能使該細胞核進行重新編程（reprogrammed,亦可理解為細胞核的去分化，體細胞核移植是克隆動物的第一步，這裡關於克隆動物的部分暫不描述），因此作者認為未受精卵和胚胎幹細胞中含有某些能給予體細胞全能性或者多能型的因子。

因此作者對24個符合此類條件的候選基因進行篩選，作者將這些基因導入鼠體細胞中（採用逆轉錄轉染的方式）誘導體細胞成為多能幹細胞。作者巧妙地採用24-1的篩選方式，以確定那些基因對於IPS用處不大。而後進一步採用10-1的篩選方式，最終確定了Oct3/4, Sox2, c-Myc，Klf4這四個因子起關鍵作用。這四個因子最終也被很多學者稱為“典型山中因子”。

通過採用導入外源基因的方法使體細胞去分化為多能幹細胞，對於這類幹細胞我們稱之為誘導多能幹細胞（IPS，Induced Pluripotent Stem Cells）

發展

上述觀點一經報導立即引起全球學者的普遍關注，時至今日關於IPS的研究在廣度上業已涉及多個物種，在深度上對導入外源基因的方法、誘導的原理上亦多有報導。

這個技術打破了人們對幹細胞能分化為體細胞這一過程不可逆的偏見，而為將來我們獲取幹細胞新增了一個途徑。

2017年7月，中國安徽省首批高品質科研級人類誘導多功能幹細胞iPSC在合肥發布。

技術突破

iPS技術

iPS技術是幹細胞研究領域的一項重大突破，它迴避了歷來已久的倫理爭議，解決了幹細胞移植醫學上的免疫排斥問題，使幹細胞向臨床套用又邁進了一大步。隨著iPS技術的不斷發展以及技術水平的不斷更新，它在生命科學基礎研究和醫學領域的優勢已日趨明顯。

美國哈佛大學研究人員採取添加特殊化合物的方法，將體細胞製造IPS的效率提高了100多倍。目前這項研究在大鼠實驗中已獲得成功，而在製造人類IPS時也可採取同樣方法，以提高效率。該成果被業界稱為IPS研究中的一大進步。

IPS是由一些多能遺傳基因導入皮膚等細胞中製造而成。在製造過程中，美國研究人員使用了4種遺傳基因，同時加入了7種包括可阻礙特定蛋白質合成的物質和酶在內的化合物，以研究其各自的製造效率。研究結果顯示，沒有添加化合物時，遺傳基因的導入效率為0.01%—0.05%，而加入了一種叫“巴爾普羅酸”的蛋白質合成阻礙劑之後，導入效率竟升至9.6%—14%。

如果從這4種遺傳基因中排除導致細胞癌化的遺傳基因，只使用3種基因，過去的導入效率只有0.001%甚至更低，而加入“巴爾普羅酸”之後，其效率也提高了約50倍。研究人員認為，這很可能是因為“巴爾普羅酸”可以促進多能遺傳基因的活性。今後，研究人員將就添加化合物是否會使遺傳基因產生變異展開研究，以在提高製造效率的同時保證安全性。

2012年10月8日，京都大學教授山中伸彌（Shinya Yamanaka）與英國發育生物學家約翰·格登（John Gurdon）因在細胞核重新編程研究領域的傑出貢獻而獲得諾貝爾生理學或醫學獎。

獲批人體實驗

2014年9月11日，治療使用的iPS細胞由日本神戶理化研究所（RIKEN）發育生物學中心的眼科專家高橋雅代培育而成，將用於治療與年齡相關的視網膜退化疾病。罹患這一疾病的病患，多餘的血管會在眼內形成，讓視網膜色素上皮細胞變得不穩定，導致感光器不斷減少，最終失明。

高橋雅代從罹患這一疾病的患者那兒提取到了皮膚細胞，並將其轉化為iPS細胞，接著，誘導iPS細胞變成視網膜色素上皮細胞，最後將其培育成能被植入受損視網膜內的纖薄層。與胚胎幹細胞不同，iPS細胞由成人細胞生成，因此，研究人員可以通過遺傳方法為每個受體度身定製。iPS細胞能變成身體內的任何細胞，因此，有潛力治療多種疾病。即將進行的人體實驗將是這一技術首次證明iPS細胞在臨床方面的價值。

高橋雅代團隊已經在猴子身上證明，iPS細胞能由受體自身的細胞生成，且不會誘發免疫反應；儘管如此，還是存在隱憂，那就是，iPS細胞可能會導致腫瘤出現，不過，高橋雅代團隊發現，在老鼠和猴子身上不太可能出現腫瘤。為了消除人們的其他擔憂——生成iPS細胞的過程可能會導致危險的變異，高橋雅代的團隊也對整個過程和生成iPS細胞的遺傳穩定性進行了測試，結果表明一切正常。