多能干細胞范文
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篇1
[中圖分類號]Q 813[文獻標志碼]A[doi]10.3969/j.issn.1673-5749.2012.04.025
Research progress on induced pluripotent stem cellsMao Runyi, Wang Jing, Lin Yunfeng.（State Key Labora－tory of Oral Diseases, Sichuan University, Chengdu 610041, China）
[Abstract]Takahashi and Yamanaka got induced pluripotent stem cells through the instantaneous high expression exogenous transcription factor, and the cells have much potential traits and indicate a new stem cell research way. The development and the latest progress of induced pluripotent stem cells are reviewed in this paper.
[Key words]induced pluripotent stem cell；somatic cell；reprogramming；embryonic stem cell
2006年，Takahashi和Yamanaka[1]首次通過瞬時高表達外源性的轉錄因子獲取了誘導多能干細胞（induced pluripotent stem cell，iPSC），并且成功建立了iPSC系。研究采用逐一淘汰制，從24個因子中篩選出4個基因———Oct4、Sox2、cMyc、Klf4，通過反轉錄病毒將其導入小鼠成纖維細胞中獲取了iPSC。隨后許多研究人員[2-4]也通過該方法獲得了iPSC，Choi等[5]通過導入Oct4、Sox2、Nanog、Lin28也同樣獲取了iPSC。Qin等[6]于2007年利用反轉錄病毒將Oct4、Sox2、c-Myc和Klf4導入未經遺傳修飾的小鼠成纖維細胞，誘導其成為iPSC。近年來，通過導入不同因子得到的iPSC為生物醫藥領域開拓了新的研究方向。
1iPS細胞的研究方向以及發展歷程
1.1多種體細胞的重編程
2007年，Takahashi等[7]將人皮膚成纖維細胞重編程為iPSC，揭開了人體細胞重編程的序幕。此后不同研究小組將人的間充質干細胞[8]、肺成纖維細胞[9]、骨髓間質細胞[10]、脂肪干細胞[11]、腫瘤細胞[12]、血液B淋巴細胞[13]、牙胚細胞[14]重編程后得到iPSC。
許多研究表明，從任何一個胚層發育分化而來的細胞都可重編程成為iPSC，而且不同階段的細胞重編程的難易程度是不同的，在間充質干細胞等分化程度較低的誘導過程中，重編程回檔易于已處于終末分化的體細胞；血細胞和脂肪干細胞因其取材來源較為容易，能提供足夠大量的細胞來源，是iPSC較為理想的供體細胞。
1.2因子導入方式
研究者們利用特定的小分子化合物，或者改變因子導入方式，改善并提高了iPSC的安全性以及低重編程率。迄今為止，此研究領域已取得了許多突破性的進展。Stadtfeld等[15]利用腺病毒作為載體轉運4個因子成功得到了iPSC，使得這些因子在短時間內高表達，且在之后不介入永久整合；另外，他們還使用轉座子的方法成功制備了無病毒整合的較為安全的iPSC。Okita等[16]采用2種質粒分別攜帶了4個因子進行了共轉染，此方法利用質粒轉染的特點，剔除了整合的4個因子，獲得了沒有病毒基因的iPSC。另外，也有研究者[12]使用microRNA等方法進行因子的導入研究。
1.3小分子化合物的選擇
體細胞在重編程的過程中可以加入一些小分子化合物替代某個因子，以此來提高iPSC的重編程率，通過研究這些小分子化合物，對于提高iPSC病毒轉染時病毒基因整合的安全性也有著十分積極的意義。Shi等[17]將G9a組蛋白甲基轉移酶抑制劑BIX-01294和Oct4、Klf4進行組合后，大大提高了神經干細胞的重編程率。Mikkelsen等[18]通過研究證實，5-氮（雜）胞苷可以提高重編程的效率。Huangfu等[19]則認為，丙戊酸比5-氮（雜）胞苷的作用更佳。Esteban等[20]證實了丙戊酸與維生素C可大大提高iPSC的重編程效率，比Takahashi等[1]首次報道時的重編程率提高了近500倍。
目前對體細胞重編程的分子機制尚未明了，通過引入iPSC，有望深入小分子化合物信號通路的相關研究，更好地理解存在于重編程中深層次的調控信號網絡，有利于推動干細胞的研究發展。
1.4iPSC的篩選鑒定
iPSC的篩選鑒定是得到iPSC非常重要的一個環節，如何判定細胞克隆已成為研究的熱點，細胞是否具有胚胎干細胞多能性一般從以下6個步驟來鑒定：1）iPSC多潛能性細胞表面標志物；2）體外定向分化能力；3）裸鼠畸胎瘤；4）嵌合體的形成；5）進入生殖系遺傳的能力；6）胚胎干細胞的形成胚胎發育能力。
Takahashi等[7]研究獲取的iPSC細胞，因為篩選策略問題，雖然表達了多潛能性細胞的表面標記物，但無法得到嵌合體鼠。對于iPSC的鑒定和篩選的關鍵，集中于后三步的鑒定內容上，只有真正使iPSC通過了這三步的鑒定，才能從科學的角度確定iPSC是否具有胚胎干細胞的特性。2009年以前，在iPSC的鑒定上，嵌合體的形成和進入生殖系遺傳的能力的鑒定已成為研究者們鑒定iPSC的必須步驟，但是對于公認的iPSC鑒定的金標準———四倍體小鼠的鑒定研究，一直停滯不前。2009年，Zhao等[21]通過iPSC成功繁育出了四倍體小鼠“小小”，這成為了繼“多莉”羊之后又一個里程碑式的干細胞研究成果。
2疾病特異性誘導多能干細胞
Dimos等[22]提取了家族型肌萎縮性脊髓側索硬化癥患者的上皮細胞，將其重編程為iPSC，此種iPSC擁有疾病特異性的特點，不僅通過定向誘導分化成為了患者運動神經元的共體細胞，而且還可為尋找藥物靶點提供具有疾病特異性的細胞來源。Soldner等[23]誘導iPSC向多巴胺神經元分化，有望為帕金森患者帶來一種新的有效的治療方法。此外，Park等[10]建立了多種遺傳性疾病的特異性iPSC系，包括亨廷頓病、唐氏綜合征等。
Chamberlain等[24]通過重編程的方法，已為某些遺傳性疾病患者的細胞建立了擁有疾病特異性的iPSC系。疾病特異性iPSC系的問世為人們提供了一個個性化的治療途徑，使得不同患者的個體化藥物研究有了一定的理論基礎，并且通過對某種疾病特異性細胞的研究，可以了解疾病的發生機制。
3iPSC的應用前景展望
干細胞近些年一直是學術界研究的熱點，但其涉足倫理、宗教問題等，受到了很大的阻力；而iPSC因其沒有倫理問題和免疫排斥反應，擁有較好的應用前景。
近年來iPSC在利用各種體細胞重編程技術上已經比較成熟，熱點從前期的提高重編程率、重編程不同體細胞，逐漸轉變為對重編程機制、細胞受體、組蛋白修飾等的研究上來。近年的研究發現，重編程后的細胞在組蛋白甲基化水平上與已分化細胞有著很大的不同，iPSC擁有低水平甲基化[25]的特點，這暗示著重編程在基因水平上的改變。重編程不同的體細胞、腫瘤研究以及基因層面上細胞信號通路機制的研究將會成為日后重要的方向。
iPSC的發現為構建患者-疾病-特異性多能干細胞[26]開辟了一條新途徑，研究人類iPSC有助于了解疾病的發生機制和篩選藥物。iPSC的應用正逐漸轉向臨床方面，基于iPSC的再生治療模型[27-28]逐漸建立，關于心臟肌細胞、骨骼肌細胞的再生修復已取得了良好的效果[29]。
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篇2
關鍵詞：誘導性多潛能干細胞（iPS細胞）；誘導性細胞；細胞治療
中圖分類號：Q813 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2014）05-0993-05
將已分化的體細胞重編程為類胚胎干細胞樣細胞的技術完成于2006年。Takahashi等[1]通過外源表達一組選擇性的轉錄因子導入成體小鼠成纖維細胞，最終確定最少有4種轉錄基因組合――Oct4（也稱Pou5f1、Oct3/4）、Sox2、Klf4和c-Myc可將成纖維細胞重編程為誘導性多潛能干細胞（iPS細胞）。從此iPS細胞的研究開始成為干細胞研究領域的熱門，并且iPS細胞的來源也越來越廣泛。利用iPS細胞誘導技術將終末分化細胞先誘導成iPS細胞，再進一步誘導成具有特定功能的細胞，如神經細胞，心肌細胞等，稱為誘導性細胞。時至今日研究者已經開始嘗將iPS細胞應用于臨床治療。
1 誘導性多潛能干細胞的研究進展
從iPS細胞誕生之日起，iPS細胞的研究就成為細胞研究領域的熱門。起初，研究者誘導iPS細胞時，iPS細胞的誘導效率極低，而且他們用的是4個轉錄因子Oct4、Sox2、Klf4和c-Myc，其中c-Myc還具有一定的致癌作用。后來經過科學家們的不斷嘗試，開始用小分子化合物、miRNA、mRNA或蛋白質等導入細胞來誘導iPS細胞[1-6]，轉錄因子的個數也從4個減少到1個，甚至只用小分子化合物等物質來誘導iPS細胞[7-9]。近年來iPS細胞研究取得了突破性進展，如建立了人類疾病特異的iPS細胞，借助鋅指核酸酶和轉座子等介導的轉基因技術高效制備了無病毒的iPS細胞[10-13]。
從2007年Takahashi 等[2]和Yu等[3]先后將人的體細胞重編程為iPS細胞開始，多種人類成體干細胞被重編程為誘導性多潛能干細胞，但是直到2013年Trokovic等[14]才將人類骨骼成肌細胞重編程為iPS細胞，他們通過逆轉錄病毒載體（圖1）或仙臺病毒載體介導目的基因的異位表達，在無飼養層且含有適宜的培養基條件下，可以使人類骨骼成肌細胞達到和人類成纖維細胞一樣的重編程效率，再加入組蛋白脫乙酰酶抑制劑丙戊酸鈉（VPA）、丁酸鈉（NaB）和ALK4/5/7抑制劑SB431542（SB），能明顯提高人類骨骼成肌細胞重編程為iPS細胞的誘導效率。
到目前為止，除了人之外，小鼠、大鼠、猴子、綿羊、豬的iPS細胞系均已建立[15-19]。
iPS細胞研究的意義重大，它不僅為多潛能干細胞[20]的獲取提供了新的途徑，而且避免了傳統胚胎干細胞研究中存在的倫理問題，同時還解決了免疫排斥反應問題，為細胞的體外培養和誘導提供了平臺（圖2），使人們在細胞和分子水平上研究人類多種疾病及其發病機理成為可能（圖3），也為相應藥物的研發提供了便利。正是由于iPS細胞技術使得整個細胞生物學研究發生了質的飛躍，所以Yamanaka榮獲了2012年的諾貝爾醫學獎。當然，目前iPS細胞的發生機制還不是十分明確，還有待深入了解，iPS細胞的誘導效率仍然很低，整個誘導過程相對繁瑣，費用比較昂貴，達到商業化、大眾化應用的地步還有些遙遠，這一切都有待進一步研究和開發。
2 誘導性細胞的研究進展
利用iPS細胞誘導技術，通過導入特定的轉錄因子組合，再加入一些小分子化合物等物質，將終末分化細胞先誘導成iPS細胞，再進一步誘導成具有特定功能的細胞，如神經細胞、心肌細胞等，稱為誘導性細胞或誘導細胞。到目前為止，已經在多種具有重要功能的細胞上誘導成功[21-23]。
2.1 誘導性造血和血管祖細胞
Park等[21]在改進的無飼養層的內皮培養條件下，利用了一組重組生長因子[骨形態發生蛋白4（BMP4）、血管內皮生長因子（VEGF）和纖維母細胞生長因子2（FGF2）]的最適組合，然后在成分明確的內皮細胞生長培養基（EGM-2）中附著低密度培養，用人類胚胎干細胞和人類誘導多潛能干細胞培育出大量的CD34+CD45+造血祖細胞（表1）。這些造血祖細胞出現在附著于內皮或基質的細胞層周圍，從某種意義上來說，這種方式與體內胚胎生血內皮的造血方式類似。雖然之前已經證實由成纖維細胞衍生而來的hiPSC細胞系并不具備有效分化為造血內皮的能力，但是這個培養體系能夠使hiPSC具有和hESC一樣分化為造血內皮的能力。這個有效的分化體系可用于直接延時攝像和造血發生過程的時間進程研究等。
2.2 誘導性神經細胞
Kuo等[22]在由海藻酸和多聚γ-谷氨酸（γ-PGA）以及表面神經生長因子構成的水凝膠中將iPS細胞誘導成神經元。這種由海藻酸和多聚γ-谷氨酸（γ-PGA）以及表面神經生長因子構成的水凝膠在整個誘導過程中發揮著重要作用，而孔隙結構、孔隙度和溶脹比也有一定的影響。在這種水凝膠中，iPS細胞分化的形態學圖像（圖4）展示出神經元的特點。在誘導iPS細胞向神經元分化的過程中，表面神經生長因子可以增強β Ⅲ微管蛋白的表達強度而抑制SSEA-1的表達強度。iPS細胞在這種水凝膠中的分化可以通過SSEA-1和β Ⅲ微管蛋白的表面抗原免疫化學染色和掃描電子顯微鏡來觀察鑒定。
2.3 誘導性心肌細胞
Jiang等[23]使用從Oct4-GFP-C57小鼠身上獲得的心臟成纖維細胞（Cardiac fibroblasts，CFs）感染逆轉錄表達重組因子（Oct4、Sox2、Klf4和c-Myc）來誘導功能性心臟細胞（Cardiomyocytes，CMs）。以初代的小鼠胎兒成纖維細胞（MEFs）作為對照，試驗發現由CFs衍生而來的iPS細胞（CF-iPS）與胚胎干細胞（EBs）及MEF衍生而來的iPS細胞（MEF-iPS）具有同樣的生理學特性。他們使用經典擬胚體的方法和Transwell CM共培養體系來模擬心肌旁分泌微環境，進而將CF-iPS向功能性心肌細胞誘導。在模擬的心肌旁分泌微環境中，CF-iPS自發地形成可以跳動的EBs。這些分化而來的能夠自發跳動的細胞可以表達心臟特有的組織特異性轉錄和結構因素，而且顯示出典型的心肌形態學和電生理特征。
當然，除了上述誘導性造血和血管細胞、誘導性神經細胞和誘導性心肌細胞外，還有其他的誘導細胞也已經被人們所發現并認知。如Yamaguchi等[24]將小鼠的iPS細胞誘導成肥大細胞。
3 展望
iPS細胞自誕生之日起即受到人們的關注，iPS細胞的研究開創了細胞生物學的新篇章，也極大地促進了表觀遺傳學和胚胎生物學的發展，為人類再生醫學和特異的細胞治療帶來了更美好的希望。
如果供體細胞是來源于病人自身的體細胞，就可以避免免疫排斥反應問題，將這些體細胞先誘導成iPS細胞，進而再誘導成具有特定功能的目的細胞，理論上就可以用于臨床醫學和再生醫學，這樣就有望實現個性化治療。然而，到目前為止，誘導細胞的種類有限，誘導效率也有待提高，并且細胞的功能仍需要大量動物模擬試驗驗證。
目前，如何獲取更多的從終末分化細胞誘導而來的iPS細胞，并進一步誘導成具有特定功能的細胞成為熱點，對多種體細胞衍生的iPS細胞和多種新的培養誘導方法[25-28]也已經進行了嘗試。
盡管這種誘導的功能性體細胞在將來可能具有較高的應用價值，但是其中的詳細機理仍需要探索明確。相信在胚胎干細胞研究、iPS細胞研究、現代基因組學和RNA組學以及蛋白質組學的發展和帶動下，在不遠的將來，越來越多的誘導細胞有望在臨床醫學和生物學基礎研究上發揮重要作用，從而加快再生醫學和動物組織工程的發展，同時，也能促進發育生物學、表觀遺傳學和細胞生物學等基礎研究的發展。
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篇3
2013年5月26日，這項研究成果被發表在國際學術期刊《自然·細胞生物學》上。一時之間“細胞逆轉，即將實現‘返老還童’”的說法充斥著各大媒體。
細胞“逆轉”的歷程
有一天，每個人都將成為自身健康的“庇佑者”，不論是因為衰老、創傷或者疾病，只要是造成組織的缺損和傷害，都可以取自身的體細胞作為“種子”，讓其重新“逆轉”成多能干細胞，并進一步分化為心臟、神經、胰島、肝臟、腎臟等多種類型細胞，甚至組織器官……這聽起來真像是一部科幻電影里的場景，不過從2012年諾貝爾生理或醫學獎揭曉的那一刻起，人們就開始觸摸到了打開這個原本只存在于幻想中的世界大門的鑰匙。而科學家為之奮斗的時間更是長達半個多世紀。
2012年8月17日，京都大學物質-細胞統合系統據點iPS細胞研究中心主任山中伸彌、英國發育生物學家約翰·戈登因在細胞核重新編程研究領域的杰出貢獻而獲得2012年諾貝爾生理學或醫學獎。
所謂細胞核重編程即將成年體細胞重新誘導回早期干細胞狀態，以用于形成各種類型的細胞，應用于臨床醫學。
一直以來，人體干細胞都被認為是單向地從不成熟細胞發展為專門的成熟細胞，生長過程不可逆轉。然而，戈登和山中伸彌教授發現，成熟的、專門的細胞可以重新編程，成為未成熟的細胞，并進而發育成人體的所有組織。
而早在20世紀60年代，約翰·戈登等人便首先證明末端分化細胞的特化過程是可逆轉的。在一項經典實驗中，他將蝌蚪腸道的成熟特化細胞的細胞核替換掉青蛙卵細胞的細胞核，從而使卵細胞發育為性成熟的成體青蛙。盡管這一研究開展于50年前，但這些早期的核移植和克隆實驗還是引起了報刊上關于克隆人可能性的猜測。
自體細胞核移植實驗建立以來，領域內眾多科學家相信在卵細胞和胚胎干細胞中含有某些能“賦予”末端分化體細胞核全能性或者多能性的因子，并做了諸多嘗試，但一直未能成功。直到2006年，山中伸彌等人在對24個胚胎干細胞高表達的候選基因進行篩選后，最終確定了Oct3/4、Sox2、c-Myc、Klf4四個因子起關鍵作用。而這個“簡單處方”可以使成熟的體細胞重編程為多能干細胞，這一開創性研究成果發表于國際知名期刊《細胞》上，引起了全世界的轟動。不到6年的時間，這一研究成果幾乎包攬了拉斯克基礎醫學獎、沃爾夫醫學獎等所有醫學界大獎。
在業界專家看來，這項研究首先具有重要的生物學意義，即對細胞實現人工主動調控和干預，實現細胞水平的生命再造，對研究發育本身提供了新的思路，同時避免了異體移植產生的免疫排斥反應，是人類真正進入生命再造時代的開始；其次，具有重要的醫學意義：每個人身上約有千萬億個體細胞，如血液細胞、脂肪細胞、皮膚細胞、神經細胞等，這項技術意味著生產人自體干細胞有了無窮盡的原料細胞，為干細胞抗衰老保健和疾病治療帶來了新的希望。
“這項成果顛覆了人們對發育分化的傳統觀念，顛覆了人們對干細胞分化為體細胞這一過程不可逆的固有觀念，為獲取多能性干細胞增添了一個新的途徑，為干細胞與再生醫學、疾病發生發展機制研究和藥物研發打開了一扇新的窗戶。”“十二五”國家“863”計劃“干細胞治療臨床轉化研究”主題項目首席科學家、軍事醫學科學院全軍干細胞與再生醫學重點實驗室主任裴雪濤教授對于該獲獎項目曾給出這樣的評價。
“所謂細胞核重編程，就是將已經分化了的成年體細胞進行誘導，讓其重新回到發育早期多能性干細胞狀態，重新獲得發育成各種類型細胞的能力。通俗來講，就是在細胞層面實現了‘返老還童’。”中科院動物所趙同標研究員在接受采訪的時候說，“一直以來，生物醫學界普遍認為高等動物從受精卵發育到神經細胞、肌肉細胞、肝臟細胞等特化細胞，是一個不可逆的過程，末端分化的成體細胞絕對不會反過來逆分化變成干細胞，但英國科學家約翰·戈登和日本科學家山中伸彌的工作從根本上顛覆了這一傳統觀點?！?/p>
科研爭奪的高地
自2006年日本科學家山中伸彌等人建立誘導多能干細胞技術以來，干細胞多能性研究一直是國際干細胞研究的熱點和難點，全世界該領域的實驗室就像在賽跑一樣，一系列重大成果相繼誕生。
2007年，日本科學家運用相同的“簡單處方”成功實現人表皮成纖維細胞的重編程。同年，全球共有4個研究小組報道了人誘導多能干細胞體系的建立。美國和日本科學家相繼通過誘導多能干細胞培育出嵌合體小鼠，證實誘導多能干細胞的多能性。此后，誘導多能干細胞的研究成為生物醫學研究領域前沿中的前沿，多個實驗室著眼于誘導多能干細胞技術的更新，先后創建了腺病毒載體技術、蛋白轉染技術、小RNA技術等一系列非整合重編程技術，期望解決傳統依靠病毒轉染建立誘導多能干細胞的安全性問題。
同樣，我國在細胞核重編程及再生醫學應用領域也取得了令人矚目的成就。在體細胞克隆領域，我國相繼成功獲得第一頭克隆牛、豬、猴等大動物，并在國際上率先成功獲得人類體細胞克隆胚胎。在誘導多能干細胞領域，中科院動物所研究員周琪和北京生命科學研究所高紹榮兩支研究團隊，于2009年分別利用iPS細胞克隆出小鼠，從而在世界上首次證明誘導多能干細胞的全能性。
據統計，2011年，中國在誘導多能干細胞領域發表的論文數量位居世界第三，而在干細胞領域的總數量已經超過日本，躍居世界第二。
而早在2010年，裴端卿團隊就發現，細胞“逆轉”過程是由間充質細胞狀態轉變到上皮細胞狀態來驅動的。在進一步的研究中，裴端卿、鄭輝團隊通過優化轉化因子導入的順序，發現在間充質細胞狀態轉變到上皮細胞狀態前還存在一個上皮細胞狀態向間充質細胞狀態轉換過程，并證明這樣的多次轉換有利于提高重編程效率。
“這一發現與中國傳統陰陽太極理念較一致。我們進一步推論，間充質細胞狀態與上皮細胞狀態之間的多次相互轉換機理具有較高的普遍性，在其他系統或研究中也存在?！迸岫饲湔f。
誘導多能干細胞及其產生的功能細胞移植被認為是治療遺傳病、器官損傷以及帕金森等退行性疾病的重要手段。誘導多能干細胞過程可以將人體內的普通細胞“逆轉”回到早期胚胎發育狀態，從而重新獲得可分化成為體內絕大多數種類細胞的能力。
據了解，按照新細胞生物學機制，其可像正常胚胎干細胞一樣轉換成各種不同類型的細胞，如神經細胞、肝細胞和心臟細胞等。由于這些重組細胞產自患者的核遺傳物質，因此不用考慮患者的移植排斥反應?！耙愿杉毎委煘楹诵牡脑偕t學，將成為繼藥物治療、手術治療后的另一種疾病治療途徑，從而成為新醫學革命的核心。”科技部《干細胞研究國家重大科學研究計劃“十二五”專項規劃》對干細胞治療的地位作了上述評估。
技術用于臨床為時尚早
據介紹，2011年年初，中國科學院已將“干細胞與再生醫學研究”作為戰略性先導科技專項。該專項首席科學家、中科院動物所研究員周琪表示，希望通過發現干細胞生物學的基本規律，揭示干細胞在組織器官發生和形成及再生中的本質作用，建立具有自主知識產權的新技術，實現干細胞修復組織和治療疾病的總體目標。
然而，干細胞產業盡管市場前景廣闊，但國內干細胞技術的科研成果轉換目前還存在一定障礙。國家干細胞工程技術研究中心主任韓忠朝表示：“干細胞再生醫學產品研究開發代表著新方向，但是目前只有干細胞庫技術服務產生了經濟效益，其他干細胞產品還不能走入市場。干細胞藥物上市審批存在障礙，導致科研成果難以轉化、VC/PE不敢投資、企業不愿投入科研資金。”
裴雪濤認為，之所以將細胞核重編程技術視為再生醫學發展的基礎，是因為它為多能干細胞的獲得提供了新的途徑。此前，實驗室研究的干細胞主要來源為胚胎干細胞和成體干細胞，前者雖具有多向分化潛能，但因倫理、技術、資源、免疫、致瘤等問題使其研究和應用受到限制；而后者雖然較易獲得，但其分化效率、組織整合等并不理想。綜合而言，誘導多能干細胞則集合了兩者的優點，淡化了兩者的缺點：來源為成熟細胞，獲得相對廣泛、數量充足；通過細胞核重編程，可使其獲得多向分化潛能；來源于患者自體，因此免除了倫理和免疫排斥等問題的困擾。
裴雪濤坦言，誘導多能干細胞也有其不可回避的問題。它不僅要面對與其他干細胞研究相同的挑戰，例如，如何分離獲得各種組織特異性干細胞，如何保證高效的定向分化，如何確保整個分化過程安全、有效、可控，以及后續必須要解決的臨床前研究、安全性評估、質量控制等。此外，還要解決其在誘導過程中可能出現的一系列問題，包括在重編程過程中，因基因轉入而帶來的安全風險；如何提高分化效率，確保在體外大量繁殖，以適應未來臨床需要；一旦拿到重編程細胞，如何界定其與生理性細胞發育的區別等。
很多專家也提出，誘導多能干細胞的應用面臨的最大的挑戰就是它可能潛在的致瘤性。來自美國加州大學戴維斯分校的研究人員發現的證據表明，如今被認為大有希望用于一系列疾病治療之中的誘導多能干細胞，非常類似于產生癌癥的細胞類型。“科學家和臨床醫生必須對任何臨床應用保持審慎。將誘導多能干細胞用于臨床治療，還需開展更多研究?！?/p>
篇4
造血干細胞與其它多能干細胞相比，具有下列不同特點：首先在個體發育過程中，造血干細胞歷經多次遷移，先由卵黃囊轉移至胎肝，最后到達骨髓，而在其后的某些條件下又可出現髓外造血的情況，而其它多能干細胞多在固定的場所發育成特定的組織；其次，由于生理需要，造血干細胞始終處于較為活的增殖與分化狀態，能從骨髓源源不斷地進入外周血而到達全身各處，而成熟個體中的多能干細胞多局限于相應的組織器官中，一般情況下處于類似休眠的狀態；第三，造血干細胞具有可塑性，可分化為肝臟、肌肉、神經等組織的細胞，一定條件下又可來源于肌肉干細胞及神經干細胞等，而這種分化大多在相應組織病變的情況下完成。
由此可見，造血干細胞是全能干細胞存在成熟個體的一種形式。成熟個體干細胞參與組織損傷的修復可能存在兩種方式：一是相應組織內固有的干細胞參與修復；二是組織損傷動員骨髓釋放造血干細胞，后者通過血液循環到達該組織，在特定的環境下增殖、分化，最終轉化成該組織細胞，從而完成結構與功能的重建。而后者有可能起主導作用，也就是說，這些新的認識將有助于干細胞研究領域的進一步拓寬。
造血干細胞移植分同基因和異基因兩種，移植成功的前提是患者與供者的人體白細胞組織相溶性抗原分型必須完全相合。同基因指同卵雙生兄弟姐妹，相合概率為100%。異基因分血緣關系和非血緣關系兩種，血緣關系指兄弟姐妹，相合概率為四分之一，非血緣關系的相合概率為四百分之一至萬分之一。
篇5
由于心臟疾病正威脅著很多人的健康，這種療法在個性化治療方面將是一個重大進步。未來這項新技術有望切實治療人類最大的健康殺手之一——心臟病。該研究結果刊登在最新一期的美國《國家科學院學報》上。
人體皮膚細胞的“華麗變身”
研究人員將人體皮膚細胞的基因在實驗室中進行“重新編程”，形成部分干細胞，并最終培育出功能性血管。英國心臟基金會教授徐慶博（音譯）和英國倫敦帝國學院主席約翰·帕克都表示，這是個非常令人興奮的研究，采用源于人體皮膚細胞的干細胞首次可以在人體外制成人造血管。
干細胞
干細胞是一類具有自我復制能力的多潛能細胞，在一定條件下，它可以分化成多種功能細胞。根據干細胞所處的發育階段分為胚胎干細胞和成體干細胞。根據干細胞的發育潛能分為三類：全能干細胞、多能干細胞和單能干細胞。干細胞是一種未充分分化，尚不成熟的細胞，具有再生各種組織器官和人體的潛在功能，醫學界稱為“萬用細胞”。
利用基因編程手段既可以將培育出的人造血管植入體內，以取代堵塞或損壞的血管，又可將“重新編程”的細胞注入人的腿部或心臟恢復血液流動。這種方法也可用于血液循環不暢通的糖尿病患者，以防止截肢。
在臨床中，通過采用骨髓干細胞療法治療心臟病已經實現，然而，其長期有效性是比較低的，并且某些干細胞在被引入人體之后，有可能會形成腫瘤。新的研究表明，來源于皮膚細胞的部分干細胞在進入人體之前，可“重新編程”為血管細胞，且沒有形成腫瘤的風險。
在動物實驗中，他們把這些“重新編程”后獲得的細胞注射到缺血的小腿（一條限制血流量的腿）中，結果腿部功能明顯得到改善。研究人員說，新研究將帶來患者自身的皮膚細胞轉化成血管細胞來治療血管堵塞類疾病的療法，下一步將會把這種療法用于測試治療其他血管疾病。
篇6
目的綜述組織工程心肌種子細胞來源的研究現狀與存在的問題，并展望其前景。方法廣泛查閱近十年來有關組織工程心肌種子細胞的文獻，并進行綜述。結果心肌組織工程的替代治療具有極其誘人的前景，但還處于起步階段，仍然需要通過大量的實驗找到最佳的細胞來源。結論組織工程心肌有廣闊潛在的臨床應用前景，其細胞來源值得進一步研究。
【關鍵詞】 心肌組織工程； 種子細胞。
組織工程是應用生命科學與工程學的原理與技術，在正確認識哺乳動物的正常及病理兩種狀態下的組織結構與功能關系的基礎上，研究開發用于修復、維護、促進人體各種組織或器官損傷后的功能和形態的生物替代物的一門新興學科。其核心是模擬體內組織發生的環境，在體外培養細胞，構建由細胞和生物材料組成的、具有特定功能的三維工程化組織。組織工程心肌主要涉及種子細胞來源，支架以及體外構建方式和移植。下面我們主要討論重點是心肌組織工程種子細胞。
1心肌組織工程的細胞來源
構建工程化心肌組織的最佳細胞，應該是容易獲得的、能增殖的、無免疫原性的、具有分化為成熟的有功能的心肌細胞的能力的細胞。遺憾的是，目前還沒有發現這樣的細胞。供體(異源的)細胞相對容易獲得，但是具有免疫排斥反應的風險；而自體細胞雖然很難獲得和擴增，但是沒有免疫排斥的困擾。目前，已報道的應用于心肌組織構建的細胞包括胎兒心肌細胞、成纖維細胞、平滑肌細胞、骨骼成肌細胞、天然骨髓細胞、間充質千細胞和胚胎干細胞等。
1.1心肌細胞胎兒心肌細胞是研究的最早最廣泛，被認為是目前干細胞研究領域的一個重要方面。Soonpa等［1］最早將胎兒心肌細胞移植到鼠的心肌。Scorsin等［2］將胎兒心肌細胞注射到心肌梗死模型鼠的左心室心肌，研究表明有50％的鼠的梗死邊緣區有被注射的心肌細胞。胎兒心肌細胞移植能改善左心室功能，提高射血分數和心輸出量。但胎兒心肌細胞作為種子細胞受到至少兩個方面的限制：一是胎兒心肌細胞的來源，包括由于胎兒心肌細胞來源帶來的倫理和法律問題；二是作為一種異體細胞移植而帶來的免疫排斥問題。
1.2天然骨髓單核細胞天然骨髓單核細胞與其他細胞相比，這種細胞具有易獲得、自體的和易擴增的優點。應用受限是由于它們很難轉分化為心肌細胞或內皮細胞。
1.3骨骼肌成肌細胞骨骼肌成肌細胞不太可能成為心肌組織工程種子的原因是其分化后很難與宿主心肌發生電機械偶聯。
1.4骨髓間充質干細胞干細胞被視為一種好的組織工程心肌種子細胞來源，是因為它們可再生能力強，高增殖能力和多能性。干細胞具有可以在一定條件下分化成心肌細胞的能力。因此多種心肌組織工程方法都是基于干細胞的運用。骨髓間充質干細胞具有多向分化潛能，在一定的誘導條件下，能分化為成骨細胞、肌腱細胞、脂肪細胞、內皮細胞，神經細胞和心肌細胞等。大量研究表明人骨髓間充質干細胞在適宜條件下也可向心肌細胞分化，除此之外，它還能分化成血管內皮細胞、血管平滑肌細胞等，對心肌細胞起著重要的支持作用［3］。Rangappa等［4］應用人骨髓間充質干細胞和人心肌細胞在體外共培養，結果表明人骨髓間充質干細胞向心肌細胞分化，有收縮蛋白和心肌特異基因的表達。Xu等［5］成功地進行了成人骨髓間充質干細胞的體外培養及向心肌細胞的誘導分化。苑媛等［6］報道，血管緊張素Ⅱ在體外可能經細胞外信號調節激酶通路誘導人骨髓間充質干細胞向心肌樣細胞分化。動物實驗顯示，對實驗動物的心臟梗死區移植經5一氮雜胞苷誘導的骨髓間充質干細胞，1個月后，骨髓間充質干細胞能在心肌梗死后心力衰竭的心肌及疤痕中存活并向心肌細胞分化，且改善受體的心功能［7］。骨髓間充質干細胞具有以下特點：（1）來源于自體，無免疫源性；（2）取材損傷小，僅行骨髓穿刺就可獲得；（3）來源充足，可反復取材；（4）擴張能力強；（5）培養要求低。因此，骨髓間充質干細胞是心肌組織工程中前景廣闊的細胞來源。
1.5胚胎干細胞胚胎干細胞有和骨髓間充質干細胞很類似：胚胎干細胞的來源不受限制，具有無限擴張能力，而且已證實了具有心肌分化潛能。但它來源于異體，但是目前研究發現，胚胎干細胞及其子代細胞具有免疫源性，另外人類胚胎干細胞的移植還涉及倫理方面的問題。申請臨床應用受阻的主要原因也是人們對于同種異體來源導致潛在致癌性的擔慮。
1.6誘導多能干細胞最近的一個克服上述問題的方法是將不成熟的基因（如卵母細胞）整合在成熟自體的干細胞。這種全新的概念叫做核移植，并且可以產生自體多能干細胞系。這種細胞被稱為“誘導多能干細胞（iPS）”。Mitalipov’s group報道已經成功通過核移植的方法改編哺乳動物的成體上皮細胞，得到了多能干細胞［5］。就在同時，京都的研究人員將帶有4種確定轉錄因子(Oct3/4，Sox2，Klf4，and c-Myc)的人皮膚成纖維細胞轉導產生了一個多能干細胞系［8］。這些細胞表達人ESC的表面標志，具有正常的核型，并且表達端粒酶，滿足多能性的標準。核移植也許對將來的心肌組織工程具有相當重要的意義。比如在組織工程化組織竇房結，組織工程化心肌等方面，能制造出理想的種子細胞。
1.7心臟自身干細胞由于免疫方面的顧慮阻礙了做關于人類心臟組織工程的研究。最近發現人類固有的心臟自身干細胞能夠分化成有有功能的心肌，這無疑給人類心肌組織工程帶來了新的希望。人類心臟一直被認為是終末分化的器官。10年前，研究人員在成年大鼠心臟里面發現存在固有心肌干細胞［9-12］。最近在人類心臟中也發現了類似的干細胞［13-15］。將其和正常心肌細胞混合培養后，注射到心梗區域，這些細胞能夠產生新的心肌組織并且修復心臟的功能?，F在已經找到該細胞的數種細胞表面標志物，比如c-kit，sca-1，isl-1，以及ABC載體（Abcg2）。但都還缺乏特異性，要如何準確篩選該細胞依舊還是沒有解決的問題。
2總結
構建工程化心肌組織的最佳種子細胞，必須是能夠容易獲得的、能增殖的、無免疫原性的、具有分化為成熟的有功能的心肌細胞的能力的細胞。遺憾的是，目前還沒有發現兼具這樣優點的細胞。制造或再生心肌組織去替換或是修復因損傷、衰老、疾病或基因變異而喪失功能的心肌組織目前大量研究表明是可行的。但是，心肌組織工程領域仍然面臨巨大的困難和挑戰，如何獲得足夠數量的種子細胞就是其中之一。并且工程化心肌組織移植到體內后，還需要維持其結構和功能，并與宿主心肌建立機械和電偶聯，此外還要解決免疫排斥以及潛在的致瘤性等問題。這些問題都是我們需要一一攻破的。除了實驗室培育的心肌結構外，更多研究理所當然地應該放在原位再生具有功能的心肌上。如上文所說的越來越多的資料證據開始打破我們的傳統觀念，表明心臟是具有自我再生能力的。將來的研究應該是進一步找到心臟祖細胞的特殊標志，以及控制心肌組織再生的其他因素的潛力。如果成功的話，這些策略將解決供體器官短缺的問題，而且還能用于梗死心肌或先天性心臟病的外科修復。而需要實現這些，都需要我們在大量實驗中細細探究。
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篇7
1 地中海貧血的治療方法
1.1 地中海貧血重型患者手術治療方法
通常而言,重型地中海貧血患者
會時常出現溶血現象,對此,臨床診治醫生需對地中海貧血患者實施輸血治療.若是患者為重型地中海貧血,經常輸血可能會造成繼發性血色病,針對此種境況,則需要采用別的方式進行治療.比如給應該給重型地中海貧血患者采用鐵螯合劑,促進重型地中海貧血鐵的排出.地中海貧血患者紅細胞僵硬并伴有膜損傷,紅細胞在脾內破壞,引起溶血,脾超出常規大小的重型地中海貧血患者可考慮脾切除手術.此外,有條件的地中海貧血患者可嘗試用異基因骨髓或外周血干細胞移植.此外,鐵螯合劑也是地中海貧血的一種治療方法,但是使用過程中會對心臟產生毒性作用,醫護人員應慎用。
1.2 地中海貧血重型患者的藥物輔助治療 溶血危象是重型地中海貧血患者經常出現的一種臨床現象,除了對重型地中海貧血患者進行輸血治療之外,醫護人員可以嘗試采用糖皮質激素進行藥物防御.需要注意的是,地中海貧血雖然可以采用藥物治療控制地中海貧血病癥,但是患者用藥必須遵循相應的藥物原則,按照地中海貧血病情嚴重程度對患者進行按部就班的藥物匹配.
2 地中海貧血的藥物治療研究方向
2.1 一般治療 地中海貧血患者應注意個人休息和飲食營養,醫護人員在給其服用藥物的時可適當補充葉酸和維生素E.此外,保持病房內的環境衛生和空氣清新,并提前進行消毒處理,盡力減少地中海貧血患者感染因素。
2.2 輸血治療 對地中海貧血患者進行輸血治療是當前來地中海貧血臨床診治中最常用到的一種治療方法,也是比較有效的治療方法.醫護人員對地中海貧血患者實施輸血治療時,需注意的是紅細胞輸注僅適用于中間型和地中海貧血,不可用在重型地中海貧血.對重型地中海貧血患者,醫護人員應從發病治療早期,就對其實施中、高量的輸血治療,便于地中海貧血患兒生長發育期盡量接近正常,避免地中海貧血患兒在之后出現骨骼病變.具體的方法為:首先醫護人員向地中海貧血患者反復輸注濃縮紅細胞,使地中海貧血患者的血紅蛋白含量達120~150g/L;然后每隔14~28d向地中海貧血患者輸注濃縮紅細胞10~15ml/kg,使患者的血紅蛋白含量能保持在90~105g/L以上.但是此種地中海貧血治療方法,極易造成地中海貧血患者鐵血黃素沉著癥,對此,醫護人員在進行輸血治療的基礎上,還應加入鐵鰲合劑輔助治療,共同改善地中海貧血患者的病癥.
2.3 鐵鰲合劑 針對鐵螯合劑對地中海貧血患者的治療,一般情況下是在給地中海貧血患者輸注紅細胞1年之后,根據患者體內鐵含量的多少,對其進行鐵螯合劑輔助治療.比如SF g/L,就需要使用鐵鰲合劑進行地中海貧血臨床病癥的輔助治療,常用藥物為去鐵胺、地拉羅司等.給地中海貧血患者注射去鐵胺每日25~50mg/kg,每晚1次,連續皮下注射12h,每周5~7d,堅持長期應用.雖然去鐵胺副作用不大,只是偶爾情況下地中海貧血患者會出現過敏反應,然而,一旦長期給地中海貧血患者使用,患者很可能會白內障和長骨發育障礙.對此,醫護人員可將維生素C 與鐵鰲合劑聯合.2.3手術治療地中海貧血患者的手術治療中,最常見的治療方式為骨髓移植,或者是造血干細胞移植.目前為止,異基因造血干細胞移植是醫護人員能找到徹底根治重型地中海貧血唯一的治療方法,但是造血干細胞移植需要事先進行HLA 配型,對此,醫護方面應著重對HLA 相配的造血干細胞的多渠道宣傳,一旦重型地中海貧血患者需進行造血干細胞移植,醫院方面能第一時間找到符合的造血干細胞捐獻者,避免延誤地中海貧血患者治療的最佳治療時機。
3 地中海貧血藥物治療的研究進展
3.1 珠蛋白肽鏈基因調控劑 在人體發育的不同生長階段,不同的珠蛋白肽鏈基因會呈現不同的開啟和關閉形式,用于調控血紅蛋白四聚體組合發展的不同形式.比如,胎兒期主要是為HbF,在胎兒出生六個月之后一直到其成年,其血液中紅細胞的組成主要有三種血紅蛋白分別是HbA、HbA2 以及HbF,其含量分別是HbA95%、HbA2 在1.0%~3.5%之間,HbF2%.按照這個標準,對地中海貧血患兒進行相應的輸血治療,但是要建立在患兒可承受的范圍內.肽鏈基因活化劑能有效激活地中海貧血患者體內原本關閉的 基因,促進基因的急劇增長,使得新合成的鏈取代有缺陷的鏈,而且基因還能與過剩的鏈構成HbF,提高血紅蛋白的含量,同時可以減輕鏈包涵體,進一步改善地中海貧血患者的臨床表現癥狀。
3.2 多功能干細胞移植 雖然地中海貧血危害很大,臨床上常用的定期輸血和去鐵治療治療費用高昂,因此在近些年的地中海貧血治療中,科學家將目光瞄準了近年來興起的誘導多能干細胞.通過誘導多能干細胞(iPS)通過對成體細胞進行重新編程,從而使細胞成為多能干細胞,重新獲得分化成多種細胞的能力.項目組將把病人皮膚細胞等體細胞誘導成多能干細胞系,然后通過致病基因的原位修復,進一步分化成有功能的血液干細胞,最終用于地中海貧血患者的移植治療,從而根治地中海貧血病.
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干細胞能產生表現型與基因型和自己完全相同的子細胞，形成人體多種組織器官的祖細胞。既具有生理性的更新能力，又具有對損傷疾病導致的修復功能。干細胞歸巢于新的組織后，在局部組織微環境的作用下定向分化為相應組織的成熟細胞，實現組織的更新和修復。丹參具有活血化瘀、理氣止痛的功效。近年許多實驗證實丹參在誘導干細胞增殖和分化上顯示出巨大的潛力，選擇性采用神經干細胞標志物巢蛋白(Nestin)、神經元標志物神經元特異性烯醇化酶(NSE)、神經絲蛋白(NF)、βⅢ微管蛋白(βⅢTubul{n)和星形膠質細胞標志物膠質纖維酸性蛋白(GFAP)進行鑒定，結果顯示陽性，表明中醫藥在干細胞研究的道路上邁出了新的一步。
1 干細胞的概念及生物學特性
干細胞(stem cell，SC)是一類具有自我更新和多向分化增殖潛能的原始細胞，能產生表現型與基因型和自己完全相同的子細胞，形成人體多種組織器官的祖細胞。既具有生理性的更新能力，又具有對損傷疾病導致的修復功能。目前公認的干細胞應具備的幾點主要細胞生物學特點有：①具有自我更新能力與維持能力，也就是說它可以分裂，分裂后的子細胞與母細胞一樣保持其原有的各種細胞生物學特性，而且還可以不斷地分裂下去。干細胞一旦形成，在機體內終生都具有自我更新能力，不同于那些有限自我更新能力的祖細胞。這對于維持機體組織器官的穩定性有很重要的意義；②具有多向分化的能力(多能性或全能性)，可以分化發育成各種胚層組織的細胞，或可以分化成為本系統各譜系的細胞(特定組織干細胞，如造血干細胞)；③既具有生理性的更新能力，也具有對損傷或疾病導致的反應與修復能力，如骨髓間充質干細胞等；④干細胞的自我更新與分化需要特定的微環境(nitches)，也就是說干細胞往哪一種方向分化，必須在該細胞生存的特定微環境前提下進行分化。已有諸多的實驗表明，如將胚胎細胞種植人小鼠大腦內，這些干細胞將向神經系統分化。
2 干細胞的分類
干細胞存在于早期的胚胎、骨髓、臍血和部分成年人的細胞中。在一定條件下可以分化為多種功能細胞。
2．1 按分化潛能的大小分類可分為3種：一是全能性干細胞，它具有分化成人體內各種細胞的潛能，如胚胎干細胞；另一類是多能性干細胞，這種干細胞具有分化為多種細胞組織的潛能，骨髓多能造血干細胞是典型的例子，它可以分化出至少12種血細胞，還可以分化出造血系統以外的其他細胞；還有一類為單能干細胞(也稱專能、偏能干細胞)，這類干細胞只能向一種類型或密切相關的兩種類型的細胞分化，如上皮組織基底層的干細胞、肌肉中的肌原細胞或叫衛星細胞。
2．2 根據干細胞生存階段分類可以分為胚胎干細胞和成體干細胞兩類。胚胎干細胞是來源于哺乳動物早期胚胎內細胞團中的一種二倍體細胞，一般可從植入子宮內膜前的囊胚中分離出來。這種細胞是能在體外培養的一種高度未分化細胞，具有全能性或多向性分化潛能。它們能分化為屬于外胚層、中胚層和內胚層的各種分化細胞。它們的基本特性是具有發育的全能性，即具有分化成為機體內任何一部分組織和器官的能力，因而有人稱之為“萬能”細胞。美國的威斯康星大學的Thomson等和霍普金斯大學的Gearhart實驗小組分別報道用不同材料、不同方法成功地分離并建立具有多向分化潛能和永久生殖能力的胚胎干細胞(ES)細胞系和畸胎瘤干細胞(Ec)細胞系。研究模型的解決，為人類的健康和現代生命科學的發展、研究開創了一個新時期。成體干細胞也稱為特定組織干細胞，多能干細胞繼續向前分化則成為定向祖細胞(committed progenitor)，持續停留在某種組織中，被稱為特定組織干細胞。它們在特定的條件下，可以對稱地分裂為2個新的子代干細胞或2個功能細胞，也可以不對稱地分裂成1個子代干細胞和1個功能干細胞，從而使組織分化與器官保持生長和衰退的動態平衡。它們具有自我更新和產生本系統后續細胞的增殖細胞，如造血干細胞(hernatopoietic stem cell，HSC)、骨髓間充質干細胞(mesenchymalstem cdt，MSC)、神經干細胞(neural stem cdl，NSC)、肌肉干細胞、表皮層干細胞、肝干細胞，最近我國已成功培養心肌干細胞等。傳統的觀點曾認為成體干細胞的分化潛能較弱，只能分化成與其組織來源一致的某種特定的組織細胞。然而在某些情況下，干細胞的分化并不遵循這一規律。在實驗中分離出小鼠的肌肉干細胞，經過體外培養7 d后，將它與小量的骨髓間質細胞一起移植入接受致死量輻射的小鼠中，結果發現肌肉干細胞會分化成為各種造血干細胞系。這種現象被稱為干細胞的可分化性H]。迄今對成體干細胞研究較多的是造血干細胞和骨髓間充質干細胞；其次神經干細胞的研究也較多，以及成肌干細胞和皮膚干細胞。也許是人們渴望找到一種對于神經系統退行性疾病的有效治療方法，近年來對于神經干細胞的研究頗多也頗深入，并且已經有實驗表明神經干細胞的移植可以治愈帕金森病。事實上可能各種成體組織中均含有分裂能力的干細胞。當組織受到外傷、老化、疾病等損傷時，這些細胞就增殖分化產生新的組織來代替，以保持機體平衡。
3 丹參與千細胞的相關實踐基礎
干細胞歸巢于新的組織后，在局部組織微環境的作用下定向分化為相應組織的成熟細胞，才能實現組織的更新和修復。關于干細胞分化的調控機制目前還不十分清楚，大多數的觀點認為與微環境的調控密切相關。干細胞通過與鄰近細胞、細胞基質和細胞因子的相互作用，而影響其分化進程。丹參(Slvia miltiorhiza Bge)在臨床廣泛應用于心、腦、肝缺血／再灌注損傷的保護、調節免疫應答、抗感染等，其在誘導干細胞增殖和分化上亦顯示出巨大的潛力。其成分包括：丹參酮I、IIA、IIB、隱丹參酮、二氫丹參酮、原兒茶醛、丹參素等。丹參注射液具有活血化瘀、理氣止痛的功效，是臨床治療冠心病、心絞痛的常用中藥。近年發現丹參注射液有細胞誘導作用，孟凡剛等用丹參誘導成年小鼠骨髓基質干細胞，分別于誘導后5h，24h，72h進行免疫細胞化學染色，結果顯示巢蛋白(Nesfin)和βⅢ一微管-蛋白(BⅢTubulin)均呈陽性表達。楊立業等用丹參注射液誘導鼠間充質于細胞分化為神經樣細胞。項鵬等用丹參注射液誘導成人骨髓間質干細胞，為進一步確定MSC是否分化為神經元，采用神經元標志物神經元特異性烯醇化酶、NF、神經干細胞標志物巢蛋白、星形膠質細胞標志物膠質纖維酸性蛋白(GFAD)進行鑒定。結果顯示，丹參誘導5h后，多數細胞表現為NSE陽性，棕黃色染色，細胞形態多樣，出現簡單的雙極細胞和復雜的多極細胞。NF是神經元特異性中間纖維，是神經元胞質主要結構之一，NF免疫組化結果與NSE類似，部分細胞體與突觸皆為陽性。誘導5h后多數細胞巢蛋白染色陽性，證明該細胞具有神經干細胞。GFAP免疫組化染色顯示無陽性細胞，證明本研究誘導MSC分化為神經元而非星形膠質細胞。馬廉等用丹參注射液誘導人的臍血MSCs后細胞形態發生明顯改變，細胞表達3類神經細胞的相關標記，少量細胞表達神經干細胞標記兔抗巢蛋白抗體，40％－50％細胞表達神經元標記鼠抗BⅢ微管蛋白和鼠抗神經微絲抗體。余氏等已經證實丹參素、丹參酮可在體外成功誘導人MSC為神經元樣細胞。Nestin，NSE，NF-M染色呈強陽性(棕黃色)，而未分化的MsC為陰性(藍色)。原清濤等用隱丹參酮誘導猴骨髓間質干細胞行神經元標志物NSE，NF的鑒定，結果顯示，用隱丹參酮誘導的細胞可以呈現NSE，NF陽性，證明已經誘導為神經元樣細胞。夏文杰等用隱丹參酮誘導成人骨髓間質干細胞，結果顯示隱丹參酮誘導5h后，大多數細胞Nestin陽性，7h后多數細胞NSE染色陽性部分神經元拉成網狀，誘導5d后NF－H染色陽性。
4 小結與展望
篇9
關鍵詞：誘導性多功能干細胞（iPS）重編程條件優化重編程機制再生醫學
【中圖分類號】R4【文獻標識碼】A【文章編號】1671-8801（2013）03-0002-02
1體細胞重編程研究發展
由于胚胎干細胞（Embryonic stem cells，ES cells）的生物學特性及其在醫療領域的廣闊應用前景，使其一直備受國內外醫學科研工作者的青睞。但是，由于人類胚胎干細胞的取材觸及倫理道德問題，所以已被很多國家法律明令禁止，相關的研究也因此陷入進退兩難的境地。
2006年8月，日本的Yamanaka研究組利用反轉錄病毒載體，分別將24種轉錄因子按不同組合方式導入小鼠成纖維細胞，成功確定了Oct4、Sox2、Klf4和c-Myc四種轉錄因子可將終末分化的細胞重編程為iPS細胞[2]。2007年11月，該研究組又用同樣的方法將人皮膚成纖維細胞重編程為iPS細胞，從而正式掀起了iPS細胞應用于疑難疾病臨床治療的研究熱潮。
2008年4月，美國加利福尼亞大學科學家報告稱，他們將實驗鼠皮膚細胞改造成iPS細胞，然后成功使其分化成心肌細胞、血管平滑肌細胞及造血細胞。
2009年2月，日本東京大學科學家宣布，成功利用人類皮膚細胞制成的iPS細胞制成的iPS細胞培育出血小板，而且從技術上說用iPS細胞培育人類紅細胞和白細胞都是可能的。
2009年3月伊始，iPS細胞研究便相繼迎來兩項重大突破，英國和加拿大科學家發現了不借助病毒、安全將普通皮膚細胞轉化為iPS細胞的方法；美國科學家則在《細胞》雜志上宣布，他們可以將iPS細胞中因轉化需要而植入的有害基因移除，且保證由此獲得的神經元細胞的基本功能不受影響。
2009年7月，中國科學家周琪和高紹榮等人利用iPS細胞克隆出活體實驗鼠，首次證明iPS細胞與胚胎干細胞一樣具有全能性。
2010年7月27日，日本京都大學iPS細胞研究所中川誠人講師的研究小組發現，制取iPS細胞的轉錄基因c-Myc易致癌，應用目前的技術克隆出的活體小鼠中一年后的死亡率為70%，而其中有半數為得癌而死。該研究小組用一種結構相近的L-Myc的轉錄基因取代這一基因制取人體干細胞，得到的干細胞數量是之前的5倍，而且將這一技術應用于克隆活體小鼠實驗發現，活體小鼠的死亡率降到了10%。
2iPS形成的細胞內機制淺析
最初的遺傳研究顯示同源轉錄因子Oct4、Nanog在早期發育和ES細胞判定中是至關重要的。它們在多能胚胎干細胞和囊胚期的內細胞團中都有表達。但是，最近的研究揭示，Nanog只是穩定胚胎干細胞的多能性狀態而非維持其多能性。在ES細胞中，Oct4能與HMG-box轉錄因子Sox2形成異源二聚體共同作用于細胞的多能性。對Oct4，Sox2，Nanog在全基因組上調控基因的研究顯示：①Oct，Sox2，Nanog結合在一起共同作用于各自的基因起始區促進轉錄，如此形成一個循環的自我調控環，從而維持蛋白表達的穩定，可促進多能性的維持；②三個因子常常共同募集到幾百個特定的靶基因上，這也解釋了為何誘導iPS需要多個基因；③Oct4，Sox2，和Nanog調控的基因有兩類，一類被激活，另一類被沉默（激活的基因與多能性有關，沉默的基因與分化有關）。被Oct4，Sox和Nanog沉默的基因往往還募集一種抑制轉錄因子――PcG蛋白。PcG形成PRCs蛋白復合物家族。其中PRC2催化組蛋白H3K27甲基化，H3K27位的甲基化提供PRC1的結合位點，PRC1使染色體結構更緊密，同時抑制染色體重塑活性以維持基因的沉默狀態；④三個因子促進特定microRNAs（miRNAs）的表達，研究證實miRNA在ES細胞基因調控中發揮重要的作用，但具體機制尚不清楚[1]。
總的來說，利用慢病毒轉導方法轉入細胞的誘導因子（Oct4，Sox2等）引起細胞內連續的隨機的遺傳事件，包括激活部分基因的表達或者抑制部分基因的表達等，而只在特定的敏感轉入細胞中才隨機發生重大的變化足夠另體細胞誘導為iPS細胞。這樣的重大變化包括什么呢？比如：①內源多能性基因，Oct4，Sox2，Nonag等基因的穩定足量表達；②形成iPS細胞必須的DNA修飾及染色體結構變化和修飾能夠緩慢的足夠完成；③被修改的這些DNA修飾及染色體結構變化和修飾必須在DNA復制即細胞增殖被保持等。
相比于Oct4，Sox2和Nonag，Klf4和c-Myc在重編程中的作用我們更不了解。一種論點是這兩個因子使體細胞癌化，賦予MEFs無限快速增殖類似ES細胞的潛能；第二種論點是c-Myc更改MEFs的染色體結構使重編程因子更容易募集到它們的靶基因上；第三種論點c-Myc促進DNA復制，從而使體細胞有機會重置它的遺傳表達狀態。Klf4可在體細胞中輔助Oct4和Sox2激活關鍵ES細胞基因的表達。
3iPS細胞研究中存在的問題
2006年8月，日本的Yamanaka研究組利用反轉錄病毒載體，成功確定了Oct4、Sox2、Klf4和c-Myc四種轉錄因子可將終末分化的細胞重編程為iPS細胞。2007年11月，該研究組又用同樣的方法將人皮膚成纖維細胞重編程為iPS細胞，從而正式掀起了iPS細胞應用于疑難疾病臨床治療的研究熱潮。
雖然iPS細胞的臨床應用潛力巨大，但目前仍有許多亟待解決的科學問題困擾著它在醫療和制藥領域的實際應用。這些問題主要包括：①iPS細胞的安全性不穩定?，F階段制備iPS細胞的主要方法是利用逆轉錄病毒或慢病毒載體攜帶轉錄因子轉染細胞，使轉錄因子的編碼基因整合到宿主細胞中誘導細胞的重編程。這種以插入基因誘導細胞重編程的制備方法，可能會因為破壞細胞基因組的完整性，或因為過量表達轉入的外源基因，從而導致iPS細胞不能最終分化成熟甚至導致腫瘤的發生；②iPS細胞的制備效率不高且制備成本仍然很高；③對iPS細胞自我更新以及定向分化的調控機制知之甚少[5]。
篇10
就生命倫理學而言，生命主要指人類生命，但也包括動物生命和生態，倫理學是對人類行動的規范性研究。可以將生命倫理學界定為運用倫理學的理論和方法，對生命科學、生物醫學和生物技術以及醫療衛生中的倫理學問題進行系統研究。倫理問題是應該做什么和應該如何做的問題，對前者的探討構成實質倫理學，對后者的探討構成程序倫理學。
在某種意義上說，生命倫理學是醫學倫理學的擴展。經典的醫學倫理學主要是臨床倫理學，探討臨床實踐中的倫理問題。近年來生命倫理學的研究專業化程度不斷提高，標志是有分科越來越細的趨勢。目前己經提出的生命倫理學的分支學科領域除了原有的臨床倫理學(clinicalethics)和研究倫理學(researchethics)越來越多的學者在探討公共衛生倫理學(publichealthethics)、遺傳倫理學(genethics)、神經倫理學(neuroethics)、納米倫理學(nanoethics)，以及合成生物倫理學(synbioethics)。
生命倫理學是實踐哲學。與哲學其他學科關注知識相比，它關注人類的行動，并不謀求建立體系而以問題為取向，其目的是如何能夠更好地解決生命科學、生物醫學和生物技術以及醫療衛生中的倫理問題，從而采取較為合適的行動(包括政策)醫學或科學技術解決是“能做什么”的問題，而倫理解決的是“該做什么”的問題，涉及價值取向。生命倫理問題的解決不是從任何一種倫理學理論演繹出來的，它需要對所涉及的各方面的不同價值進行權衡，在倫理學理論和原則指引下找到可能的解決辦法。通過倫理學的論證和辯護，從中選擇合乎倫理的問題解決辦法和行動方針。在探尋最佳辦法或行動時還要運用案例分析、概念分析和論證分析等方法。因此生命倫理學是所應采取的是“騎單車”模型，而不是“放風箏”的模型，運用的是“具體問題具體分析”的方法，而不是從一個喜愛的理論推演出倫理問題的所有答案。正因為如此，生命倫理學不同于其他哲學學科，自誕生以來一直比較興旺發達，并且也是首先體制化的倫理學。
關注當代生命科學、生物醫學和生物技術的發展提出的倫理問題永遠是生命倫理學的核心要務。當年促使生命倫理學誕生的主要是生命維持技術和人類輔助生殖技術的應用在人的生死兩端提出的倫理問題，而如今新興技術(emergingtechnologies)更是層出不窮，由于知識的創造不可預測，因而新興技術的出現也往往是出乎意料的①而它們的創新、研究、開發、應用也會提出意料之外的倫理問題，從而使生命倫理學這門學科永遠激動人心。本文將集中考慮新興生物醫學技術倫理學的最近進展。同時從國際視角來看生命倫理學的最近進展，其中也要提及我國學者或機構的重要工作。所謂“最近”是追溯近5年的進展，但個別地方可能會追溯得更早一些。
一、干細胞研宄
(一)人的胚胎干細胞研究
干細胞研究的倫理問題曾經主要在于人的胚胎干細胞研究。宗教影響比較大的國家反對進行人的胚胎干細胞研究，他們認為人的胚胎與人具有同等的道德地位，但人胚胎干細胞研究必須涉及人胚胎，并在獲取干細胞后毀掉胚胎，在他們看來這就是殺人，因而不能容許。2005年3月8日聯合國通過了一項關于人的克隆聲明，要求成員國采取一切必要手段禁止所有形式的人的克隆，因為它與人的尊嚴和保護人類生命是不相容的。但聲明并沒有解釋什么是所有形式?什么是人的尊嚴?為什么所有形式的人的克隆與人的尊嚴不相容?什么是人的生命?為什么所有形式的人的克隆與保護人類生命不相容?包括我國在內的34個國家投票反對這項聲明。
在人的道德直覺中人的胚胎與人并不享有同等的道德地位。人的胚胎不享有人的倫理地位，不具有與人一樣的價值，毀掉胚胎不是‘殺人”。然而它確實應享有一定的倫理地位，因此我們對它應該有一定程度的尊重(duerespect)，處置它要有一定程序(dueprocedure)和要求。應有的尊重和處置程序包括:人類胚胎用作研究必須是體外的;胚胎的研究不能超過14天;只能用于不用人類胚胎重要研究目的無法達到的研究;胚胎不是商品，不能買賣;科學家應采取必要的行動紀念那些胚胎的貢獻;對胚胎的埋葬或火化應有一定方式，應有簡單莊嚴的儀式等。
(2)非人胚胎來源的干細胞研究
如果我們不用人的胚胎干細胞進行干細胞研究，特別是現在可從人體細胞誘導出多能干細胞GPSC)，是否就可如有人所說“回避”倫理問題呢?確實有人認為，iPSC的優點之一是“擺脫倫理問題”。141然而，來自人胚胎以外的干細胞研究有其自身的倫理問題。
Hyun指出，日美兩國科學家分別成功地對人類皮膚細胞進行遺傳修飾這些細胞經遺傳修飾后其行為類似胚胎干細胞，稱為誘導多能干細胞(PS細胞)然而這并不能經過干細胞的倫理挑戰。首先iPS細胞并不能代替胚胎干細胞，由于基于許多理由iPS細胞的研究與胚胎干細胞的研究是要齊頭并進的。對胚胎干細胞的研究有助于我們理解iPS細胞，知道這兩類干細胞在生物學和臨床上的異同，以及哪一種在臨床應用方面最佳。
另外iPS細胞有安全問題以及知情同意問題。在可預見的未來，病人尋求iPS細胞及其直接衍生物的臨床應用時，要考慮病人利益和福利問題。此外由于iPS細胞較易獲得，濫用的可能性也更大，應該考慮如何防止一些醫生和科學家利用病人及其家屬的絕望心理，提供給他們未經證明的療法。151Sugarman指出，誘導多能干細胞GPSC)研究，涉及的倫理問題包括：在獲得這些干細胞時有知情同意、隱私保密和公正問題，在進行動物實驗時有動物倫理問題以及嵌合體/雜合體問題，尤其首次用于人有許多倫理問題，還有知識產權和利益沖突問題。
2008年HinxtonGroup發表“共識聲明：有關多能干細胞衍生配子研究對科學、倫理和政策的挑戰”17，提出7條建議，其中包括:PSC衍生配子研究必須遵循倫理原則和行動規范，并符合現有的監督機制;雜志編輯審閱PSC衍生配子研究時，應支持并促進其符合倫理標準;在試圖將PSC衍生的配子用于人類生殖的研究開始之前，必須保證己有審查機制到位;在考慮制定對技術應用的管理政策時，必須區分基于技術和安全性考慮的分歧和基于道德考慮的分歧等。
二、人一動物混合胚胎(嵌合體和雜合體)研究
有關討論嵌合體"①和雜合體②研究的哲學/倫理問題的文獻很多。人一動物混合胚胎或機體(嵌合體和雜合體)的哲學問題包括本體論問題和倫理問題。本體論問題是，這類人一動物混合胚胎或機體到底是什么實體?人還是動物?還是半人半動物?還是既非人，又非動物?倫理問題有兩個:一個是這些人一動物混合胚胎或機體的道德地位怎樣?所謂道德地位是一個我們應該怎樣對待它們的問題;二是是否允許對人一動物混合胚胎或機體進行研究?但要討論是否允許，首先要確定標準。一些學者曾經提出的標準有：厭惡(repugnance)、不自然(unnaturalness)、跨越物種界線(crossingspeciesboundary)和違反人類尊嚴(humanitydignity)等。但大多數認為這些標準本身不能得到倫理學辯護，而認為評判雜合體/嵌合體研究是否應該允許的主要標準應該是不傷害/有益原則。如能促進科學發展和未來使許多人受益，而傷害較小，則應允許進行。當有可能對雜合體和嵌合體自身或周圍生命體的傷害超過受益時，就應中止或制止。
2008年英國下院通過法案允許進行人一動物混合胚胎的研究，某些類型的胚胎含有人和動物的DNA，成為“人混合胚胎”按照法律接受管理，包括:細胞質雜合體(cybrids)胚胎、人一動物雜合體胚胎、人的轉基因胚胎、人一動物嵌合體等。
規定不可在最早出現下列情況之一后仍保留經批準創造的任何人混合胚胎：出現原條(開始胚胎細胞分裂為3種不同細胞類型繼而形成不同類型的組織)或從創造人混合胚胎過程開始那天起14天。
