诱导性多能干细胞的研究进展

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1、诱导性多能干细胞的研究进展【关键词】干细胞;细胞分化;转录因子诱导性多能干细胞（inducedpluripotentstemcells,iPS）是通过基因转染技术(genetransfection)将某些转录因子导入动物或人的体细胞,使体细胞直接重构成为胚胎干细胞（embryonicstemcell,ES）细胞样的多潜能细胞。iPS细胞不仅在细胞形态、生长特性、干细胞标志物表达等方面与ES细胞非常相似,而且在DNA甲基化方式、基因表达谱、染色质状态、形成嵌合体动物等方面也与ES细胞几乎完全相同。iPS

2、细胞的研究受到人们广泛的关注,是目前细胞生物学和分子生物学领域的研究热点。iPS细胞技术诞生还不到2年,却为干细胞的基础研究和临床疾病治疗研究带来了前所未有的希望,iPS细胞技术的出现使人们从ES细胞和治疗性克隆等激烈的伦理学争论中解脱出来。但是,目前制备iPS细胞的方法在安全性方面还存在一定问题,因此探索一种高效、安全的iPS细胞的制备方法显得十分必要。1iPS细胞的制备方法2006年Takahashi等［1］研究小组利用分别携带Oct4、Sox2、Myc和Klf4转录因子的4种逆转录病毒载体感染小

3、鼠胚胎成纤维细胞(mouseembryonicfibroblasts,MEFs),11经过G418药物筛选成功获得第1批iPS细胞。但是这批iPS细胞系中DNA甲基化的方式与自然存在的ES细胞不同,而且这批iPS细胞不能形成畸胎瘤。Okita等［2］研究小组报道了第2批iPS细胞的产生。他们采用与制备首批iPS细胞相同的方法,但是采用了不同的筛选基因。第2批iPS细胞系DNA甲基化的方式与自然存在的ES细胞的甲基化方式相同,并且能形成畸胎瘤。2007年末,Takahashi和Yu等［3,4］两研究小组

4、分别在细胞和科学杂志上报道关于iPS研究里程碑的实验结果,　他们都成功获得了人的iPS细胞系。Yamanaka采用与诱导小鼠iPS相同的方法,成功将人成纤维细胞诱导成多干细胞。Thomson研究小组采用与Yamanaka不同的方法,他们利用慢病毒载体运输Oct4、Sox2、Nanog和Lin28转录因子转染IMR90胚胎成纤维细胞,并且成功地获得了人iPS细胞。2008年1月Nakagawa等［5］研究小组报道他们可以利用Oct4、Sox2和Klf43种转录因子将小鼠和人的成纤维细胞成功诱导出iPS细

5、胞。Aoi等［6］研究小组将小鼠肝细胞和胃上皮细胞成功诱导为iPS。Stadtfeld等［7］实验小组利用Oct4、Sox2、cmyc和Klf44种转录因子将胰岛细胞诱导为iPS细胞。Hanna等［8］研究小组在细胞杂志上报道了他们将小鼠终末分化的B淋巴细胞诱导成iPS细胞的实验结果。他们采用类似于利用成纤维细胞制备iPS细胞的方法,使用4种转录因子（Oct4、Sox2、cMyc和Klf4）及CCATT/增强子结合蛋白（C/EBPα）,成功地将成熟B淋巴细胞诱导为iPS细胞。11Eminli等［9

6、］研究小组利用逆转录病毒载体携带Oct4、Klf4和cMyc3个转录因子将神经祖细胞诱导为iPS细胞,之后Kim等［10］研究小组报道利用慢病毒载体携带Oct4和cMyc或Oct4与Klf4两种转录因子就可以将成人的神经干细胞诱导为iPS细胞。他们检测到在成人神经干细胞中Oct4和cMyc的表达量高于胚胎干细胞中Oct4和cMyc的表达量,因此考虑利用逆转录病毒载体只携带两种转录因子诱导成人神经干细胞为iPS细胞并获得成功。由此他们推测当被诱导的体细胞中高表达某个或某几个转录因子时,可以减少其

7、他转录因子的使用。当一系列人正常体细胞被诱导成iPS细胞之后,科学研究者开始研究患者的细胞是否也能诱导成iPS细胞。Dimos等［11］研究小组报道他们将肌萎缩侧索硬化症（amyotrophiclateralsclerosis,ALS）患者的细胞成功诱导成为iPS细胞。随后Park等［12］报道他们将腺苷脱氨酶缺陷相关严重的联合免疫缺陷、三型葡萄糖脑苷脂沉积症、帕金森综合征、舞蹈症、青少年I型糖尿病等患者的细胞诱导为iPS细胞。体细胞可以诱导为iPS细胞,但是获得iPS细胞的几率很低。于是科学研究者们

8、研究能否找到提高iPS细胞产生效率的方法。Mali等［13］报道他们将SV40大T抗原和Oct4、Sox2、c11Myc和Klf4同时诱导成纤维细胞能显著提高iPS细胞产生的效率,而且iPS细胞提前1～2周产生。Huangfu等［14］报道DNA甲基化转移酶和组蛋白去乙酰化酶抑制剂能显著提高iPS细胞产生的效率。Aasen等［15］研究小组报道采用逆转录病毒运输Oct4、Sox、Klf4和cmyc诱导人角化细胞产生iPS细胞的效率比诱导人成纤维细胞产