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? 综述?诱导多潜能干细胞研究应用新进展郝岩　 冯世庆　 　 诱导多潜能干细胞（ ｉｎｄｕｃｅｄ ｐｌｕｒｉｐｏｔｅｎｔ ｓｔｅｍ ｃｅｌｌｓ，ｉＰＳ ｃｅｌｌｓ） 技术是 ２１ 世纪干细胞领域最令人瞩目和期待的新兴干细胞制造技术。 ２００６ 年 ８ 月 ，日 本东京大学的 Ｔａｋａｈａｓｈｉ 等和 Ｋｌｆ４） ，将它们同时导入小鼠皮肤成纤维细胞后，将小鼠体细胞重新编程为具有类似胚胎干细胞特点， 并具备向 ３ 个胚层各类型细胞分化潜能的新型细胞。 这种在形态学、 增殖能力、 某些干细胞标记基因的表达及畸形瘤的形成等方面与胚胎干细胞极为相似的多能性细胞，被称为 ｉＰＳ 细胞。 ｉＰＳ 细胞的获得，揭开了干细胞研究的新篇章，也使得 ｉＰＳ 细胞技术在组织工程、再生医学、药物研制开发与评价、疾病形成机制研究及模型制备、实施个性化治疗等领域拥有了巨大的应用潜力。一、ｉＰＳ 细胞的制备和发展由于第一代 ｉＰＳ 细胞具有与胚胎干细胞不同的基因型， 且不能产生成熟的嵌合体小鼠， 于是 Ｙａｍａｎａｋａ 实验室和 ＲｕｄｏｌｆＪａｅｎｉｓｃｈ 实验室通过使用新的筛选体系，获得了更为完全且具有生殖嵌合能力的 ｉＰＳ 细胞，并由此得到了完全来源于体细胞的成体小鼠，进一步证实了 ｉＰＳ 细胞的多潜能性（ 干性基因） 的 ｉＰＳ 细胞系，获得了更接近于胚胎干细胞的 ｉＰＳ 细胞道了将人皮肤纤维细胞转化 ｉＰＳ 细胞，所不同的是 Ｙａｍａｎａｋａ 实验室采用了逆转录病毒引入 Ｏｃｔ４、Ｓｏｘ２、Ｋｌｆ４、ｃ唱Ｍｙｃ ４ 种因子组合，而 Ｔｈｏｍｓｏｎ 实验室则使用慢病毒载体引入 Ｏｃｔ４、Ｓｏｘ２、Ｎａｎｏｇ 和 Ｌｉｎ２８ ４ 种因子组合运用到人体细胞，为之后 ｉＰＳ 细胞在人体细胞方面的研究和发展奠定了重要基础。（ 一） 安全性研究探索然而随着研究的不断深入和扩展，ｉＰＳ 细胞存在的安全问题也逐渐显现。 由于 ｃ唱Ｍｙｃ 是原癌基因，Ｋｌｆ４ 也有一定的致癌能力，因此导入后可使肿瘤发生率明显增高，阻碍了 ｉＰＳ 细胞在临床上的应用学家开展了一系列研究和探索，总结起来主要有以下方面：１畅 避免导入原癌基因：Ｙａｍａｎａｋａ 研究小组和 Ｒｕｄｏｌｆ Ｊａｅｎｉｓｃｈ 实验室使用 Ｏｃｔ３ ／４、Ｓｏｘ２、Ｋｌｆ４ 这 ３ 个基因成功地诱导出了 ｉＰＳ 细胞， 但在避免 ｃ唱Ｍｙｃ 插入的同时， 也使转化效率显著降低。 Ｆｅｎｇ［ １０］也用 Ｅｓｓｒｂ 替代 ｃ唱Ｍｙｃ 和 Ｋｌｆ４，与 Ｏｃｔ４ 和 Ｓｏｘ２ 共同作用把胎鼠成纤维细胞重编程为细胞。 哈佛大学的道格拉斯? 梅尔顿发现在组蛋白去乙酰化酶抑制剂 ＶＰＡ 作用下，Ｏｃｔ４ 和 Ｓｏｘ２ 两个因子也可把人的成纤维细胞诱导成 ｉＰＳ 细胞２畅 减少导入转录因子的数目：不论是何种外源性的导入基因，对于基因组都会造成影响，而某些特定类型的细胞，由于其自 身可以分泌内源性因子来替代转录因子的作用，这样就能减少转录因子的数目，提高安全性。 例如神经干细胞（ ｎｅｕｒａｌ ｓｔｅｍｃｅｌｌｓ，ＮＳＣｓ） 和神经前体细胞（ ｎｅｕｒａｌ ｐｒｏｇｅｎｉｔｏｒ ｃｅｌｌｓ，ＮＰＣｓ） 就可以内源性表达 Ｓｏｘ２ 和 Ｋｌｆ４ 因子员在成体神经干中只利用一种重编程基因 Ｏｃｔ４ 就对细胞完成了重编程因子作用下首次将滋养层干细胞成功地重编程为 ｉＰＳ 细胞３畅 将已整合的外源基因从 ｉＰＳ 细胞的基因组中剔除：日 本和加拿大科学家 Ｋａｊｉ 等代病毒载体，高效制备出小鼠的 ｉＰＳ 细胞，同时又将先前导入的转录因子基因从 ｉＰＳ 细胞中移除， 避免了 ｉＰＳ 细胞基因组中外源 ＤＮＡ 的整合带来的潜在致瘤风险，也避免了在外源性基因缺失下转化效率显著降低的问题。４畅 改变介导的载体和媒介：研究发现不仅外源基因有致癌的安全隐患，用于介导外源基因表达的逆转录病毒或慢病毒也同样有潜在的安全问题。 这些病毒在把外源基因整合到基因组 ＤＮＡ 的同时，也有可能引起 ＤＮＡ 的插入突变。 于是科学家们开始研究新的介导载体，从腺病毒到脂质体、质粒再到后来的蛋白载体，都在一定程度上减少了病毒载体带来的风险。 Ｈｏｃｈｅ唱ｄｌｉｎｇｅｒ 小组和 Ｙａｍａｎａｋａ 小组尝试用腺病毒载体（ 分别将 Ｏｃｔ ４、Ｓｏｘ２、ｃ唱Ｍｙｃ 和 Ｋｌｆ４ 这 ４ 个基因或 Ｏｃｔ４、Ｓｏｘ２ 和 Ｋｌｆ４ 这 ３ 个基因整合于同载体上） 成功制备了 ｖｉｒｕｓ唱ｆｒｅｅ唱ａｄｅｎｏ唱ｉＰＳＣｓ，证明了将体细胞重编程为 ｉＰＳ 细胞可以不借助病毒载体功获得了 ｉＰＳ 细胞，且无外源基因的插入，但诱导效率却非常低。 Ｏｋｉｔａ 等由于这种方法要求反复转染细胞，诱导效率同样很低。 Ｙａｍａｎａｋａ 实验室使用含有 Ｙａｍａｎａｋａ 因子的质粒， 通过核转染的方式转导至人的包皮细胞中，这些质粒中含有的基因表达的蛋白质会将细胞重编程为 ｉＰＳ 细胞， 而经过几代细胞分裂就可以得到不含质粒的纯质 ｉＰＳ 细胞［１］从胚胎干细胞相关的 ２４ 个基因中，筛选出 ４ 个基因（ Ｏｃｔ４、Ｓｏｘ２、ｃ唱Ｍｙｃ［２］。 Ｙａｍａｎａｋａ 研究小组进一步用 Ｎａｎｏｇ 代替 Ｆｂｘ１５ 进行筛。 得到了 Ｎａｎｏｇ［３］。 随后，Ｔｈｏｍｓｏｎ 实验室和 Ｙａｍａｎａｋａ 实验室几乎同时报＋［４唱５］。 首次成功实现了将 ｉＰＳ 细胞技术［ ６唱７］。 为了有效提高 ｉＰＳ 细胞的安全性， 各国的科［８唱９］发现，诱导 ｉＰＳ 细胞中的 ｃ唱Ｍｙｃ 基因可以剔除， 并等［１１］。［１２唱１３］。 德国波昂大学的研究人［１４］。 ２０１１ 年高绍荣实验室最新的研究更是在 Ｏｃｔ４ 单［１５］。［１６唱１７］利用 ＰｉｇｇｙＢａｃ（ ＰＢ） 转座子系统。郏保赋保梗。 尽管成［１９］采用脂质体介导的转染方法来诱导 ｉＰＳ 细胞， 但［ ２０］。 近期 Ｋａｊｉ 等［１６］利用非病毒多蛋白表达载体将小鼠成纤维细胞诱导为 ｉＰＳ 细胞。 该载体由 ｃ唱ＤＯＩ：１０． ３８７７ ／ｃｍａ． ｊ． ｉｓｓｎ． １６７４唱０７８５． ２０１１． １８． ０３２基金项目 ： 国家自 然科学基金（８１０７０９８２）作者单位： ３０００５２　 天津医科大学总医院骨科通讯作者： 冯世庆， Ｅｍａｉｌ： ｆｅｎｇｓｑ＠ ｈｏｔｍａｉｌ． ｃｏｍ? ７８３５?中华临床医师杂志（ 电子版）２０１１ 年 ９ 月 第 ５ 卷第 １８ 期　 Ｃｈｉｎ Ｊ Ｃｌｉｎｉｃｉａｎｓ（ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｅｄｉｔｉｏｎ） ，Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ １５，２０１１，Ｖｏｌ． ５，Ｎｏ． １８