诱导多能干细胞在眼科疾病的研究进展

诱导性多功能干细胞——产生,发展,应用及展望

诱导性多功能干细胞 ——产生，发展，应用及展望 张博文，杨星九，李玖一，白末* 摘要：在胚胎干细胞研究因伦理道德和免疫排斥问题而受阻的时候，诱导性多功能干细胞(induced pluripotent stem cell，以下简称iPS细胞)的横空出世为干细胞研究指明了一条新的方向。近几年来iPS细胞研究取得了许多突破性的进展，其广泛的应用前景更向人们昭示着一个新的时代的到来。本文主要从iPS细胞的发展历程入手，综述了iPS细胞的理论及应用研究的关键进展，并对之后的研究进行了展望。 关键词：诱导性多功能干细胞，胚胎干细胞，病毒，癌变，细胞治疗 Abstract:When the embryonic stem cell research was blocked by ethical issues and immune rejection, induced pluripotent stem cell (hereinafter referred to as iPS cells), turned out for stem cell research indicated a new direction. iPS cells’ research in recent years has made many breakthroughs, prospects for its wide application to remind people of a new era. This article summarizes the theory and application of iPS cells, and the key to progress in the study, from the iPS cells to start the development process, and discussed the study in the future. Key words：induced pluripotent stem cell, embryonic stem cell, virus, Canceration, cell therapy IPS细胞是通过向体细胞中导入诱导基因，使体细胞重编程获得具有胚胎干细胞样特性的多能干细胞。iPS细胞的产生可谓干细胞领域的新里程碑。近几年，iPS细胞的研究突飞猛进，本文中结合最新的研究结果，综述了iPS细胞的产生背景、发展历程及其应用前景，并对今后iPS的研究发展进行了客观的展望。 1产生背景 干细胞(stem cells, SC)是一类具有自我复制能力(self-renewing)的多潜能细胞，具有再生各种组织器官和人体的潜在功能，医学界称为“万用细胞”。其中胚胎干细胞(Embrtibuc stem cell)更是具有全部的全能性，能够分化成人体内的所有细胞，具有非常广阔的应用前景。 早在上个世纪，人类就已经开始针对干细胞进行研究，试图通过各种不同的方法得到多能干细胞，其中突出的方法有胚胎干细胞（ES细胞）直接植入法；体细胞核转移 ----------------------------------------- *张博文，杨星九，李玖一：资料查阅与论文编写白末：资料查阅与论文整合

诱导多能干细胞技术-朱晨煜

诱导多能干细胞技术 吴晶晶张颖朱晨煜 1116092015 1116092016 1116092017 【多能干细胞】 多能干细胞(Pluripotent stem cell，Ps)，具有分化出多种细胞组织的潜能，但失去了发育成完整个体的能力，发育潜能受到一定的限制。骨髓多能造血干细胞是典型的例子，它可分化出至少十二种血细胞，但不能分化出造血系统以外的其它细胞。多能干细胞是当前干细胞研究的热点和焦点。它可以分化成体内所有的细胞，进而形成身体的所有组织和器官。因此，多能干细胞的研究不仅具有重要的理论意义，而且在器官再生、修复和疾病治疗方面极具应用价值。但是过去认为多能干细胞只能从人胚胎中获得。 【诱导多能干细胞】 【简介】 诱导多能干细胞（induced pluripotent stem cells, iPS cells）通过基因转染技术(gene transfection)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（embryonic stem cell, ESC）细胞样的多潜能细胞。 最初是日本人山中伸弥于2006年利用病毒载体将四个转录因子（Oct4, Sox2, Klf4 和c-Myc）的组合转入分化的体细胞中，使其重编程而得到的类似胚胎干细胞的一种细胞类型。随后世界各地不同科学家陆续发现其它方法同样也可以制造这种细胞。 现在应用iPs已经成功培养和分化出心肌、神经、胰腺、骨等多种体细胞和不同的组织。但是，过去诱导多能干细胞必须应用逆转录病毒载体才能进行基因组整合。由于基因组整合的随机性，可发生突变，甚至可以引起癌症和遗传疾病。哈佛干细胞研究中心和麻省医院肿瘤中心的科学家，成功应用无害基因组整合病毒载体

诱导性多能干细胞的研究进展及其在再生医学上的应用

文献综述 诱导性多能干细胞的研究进展及其在再生医学上的应用 摘要：通过特定转录因子的过表达使体细胞重编程为诱导性多能干细胞（induced pluripotent stem cells， iPS 细胞），这一成果引起了整个生命科学领域的广泛关注. 由于 iPS 细胞不仅具有与人类胚胎干细胞（embryonic stem cell， ES 细胞）相似的基本特征，而且与 ES 细胞相比，不存在免疫排斥和伦理道德问题，因此，具有重要的临床应用潜能. 目前， iPS 细胞主要用于细胞分化和移植，并可提供体外的疾病模型，以便于研究疾病形成的机制、筛选新药以及开发新的治疗方法. 从 iPS 细胞的产生、诱导方法、生物学特征和在再生医学中的应用作以研究！ 关键词：诱导性多能干细胞；胚胎干细胞；重编程；再生医学 正文 1iPS 细胞的产生 主要经历了 3 个大的阶段. 1981 年，小鼠胚胎干细胞（embryonic stem cell，ES 细胞）建系干细胞是近 30 年来生物学发展最快的领域（Evans 和 Kaufman），这些具有全能性的细胞在体外可以诱导分化为不同类型的细胞，为组织修复开辟了新途径. 尽管这些细胞来源于囊胚内细胞团，基本不存在去分化和重编程的问题，但自诞生之日起，就一直深受伦理道德和异体排斥等问题的困扰. 随着克隆羊“多利”的诞生，开创了体细胞在卵母细胞中去分化和重编程的先河. 2000 年，Munsie等从小鼠体细胞核移植囊胚中分离得到了小鼠 ES 细胞，从而拉开了治疗性克隆研究的序幕，使利用病人的健康体细胞对自身的病变组织进行修复成为了可能，尽管这一技术可以避免异体移植所造成的排斥反应，但仍然深陷伦理道德争论的漩涡之中.2006 年，Yamanaka 等将 4 个转录因子导入已分化的小鼠皮肤成纤维细胞，进而获得了类似于 ES 细胞的多能性干细胞，即“诱导性多能干细胞”（induced pluripotent stem cells，iPS 细胞）. 2007 年，Yu 等和 Takahashi 等又分别采用相同的基因改造的方法将人的体细胞逆转为类 ES 细胞，这些划时代的成果不仅解决了利用干细胞进行组织修复所面临的免疫排斥和伦理学问题，在利用病人正常细胞进行组织自我修复方面具有巨大的应用前景，而且是用来研究细胞去分化和基因组重编程的重要途径（不需要胚胎或卵母细胞）. 这个具有里程碑意义的发现揭开了再生医学领域的新篇章. 2iPS 细胞的诱导方法 迄今为止，短短几年的时间内 iPS 细胞的研究取得了突飞猛进的发展，仅诱导方式而言，从病毒方法如逆转录病毒、慢病毒和腺病毒，到非病毒的转座子载体和蛋白质均能介导外源转录因子诱导产生 iPS 细胞. 利用逆转录病毒和慢病毒载体诱导生成 iPS 细胞时，可能会引起外源基因整合到体细胞基因组，引起插入突变，如果将这些 iPS 细胞应用于临床治疗，会存在安全隐患. 因此，Aoi 等利用不与宿主细胞整合的腺病毒、质粒为表达载体瞬时转染靶细胞可以获得 iPS

使用诱导性多能干细胞_iPScells_修复心脏

数、着床数与空白对照组比较差异均无显著性。胎鼠发育良好,内脏观察指标均未见异常。说明复方枸杞子口服液在本实验规定剂量下未引起母体毒性、胚胎及胎鼠毒性,无明显的致畸作用,为生育期妇女服用该药的安全性提供了实验依据。 实验结果显示,低剂量组胎鼠表现为体质量较重、身长较长(P<0.01);中剂量组表现为活胎率高(P<0.05),死胎率低(P<0.05);3个剂量组的胎鼠骨骼发育都较空白对照组好,尤其是高剂量组胎鼠骨骼发育完全,无胸骨异常胎鼠(P<0.05),也无肋骨异常胎鼠(P<0.01)。表明复方枸杞子口服液对胎鼠发育有一定保健作用,尤其对骨骼发育的影响较大,为今后复方枸杞子口服液的药效学研究奠定了基础。本实验不足之处在于由于胎鼠出生率低,实验结果有待于进一步的实验证实。 参考文献: [1]汪建龙.枸杞多糖药理作用的研究进展[J].时珍国医 国药,2005,16(10):1032-1033. [2]张庆.大枣多糖体外抗补体活性剂促进小鼠脾细胞的 增殖作用[J].中药药理与临床,1998,14(5):19-22. [3]保健食品检验与评价技术规范[S].国家食品药品监督 管理局,2003. [4]陈平雁.SPSS13.0统计学软件应用教程[M].北京:人 民卫生出版社,2005:255-269. 使用诱导性多能干细胞(i PS c ells)修复心脏 梅约临床和医疗中心(Mayo Clinic)研究人员进行的一项概念验证研究显示,诱导性多能干细胞(iPS cells)可用于心脏病治疗。诱导性多能干细胞是被重新编程从而进入一个类似胚胎干细胞状态的成年细胞。在该项研究中,研究人员对普通的成纤维细胞进行重新编程,有助于结痂的细胞(譬如那些因心脏病发作产生的细胞)转化为干细胞,修复因心肌梗死造成的心脏损伤。 该项研究结果于2009年7月20日提前发表于Circulation杂志在线版。 论文第一作者Ti mothy Nelson博士指出:“这项研究发掘了在心脏治疗中使用诱导性多能干细胞的真正潜力,使生物工程成纤维细胞获得修复和再生梗死心脏的能力。” 这是基于诱导性多能干细胞的技术首次用于心脏疗法。在此之前,诱导性多能干细胞仅用于帕金森氏症、镰状细胞性贫血和甲型血友病3种疾病模型,最终目标是使用诱导性多能干细胞修复损伤。在此过程中使用患者自身的细胞,避免了排斥反应的风险及抗排斥药物进行维持治疗的需要。该再生医学策略将有助于缓解受限于捐赠者短缺的器官移植需求。 论文通讯作者Andre Terzic博士指出:“这项诱导性多能干细胞创新性研究为转化应用奠定了基础。借助于核编程方面的进展,我们将能逆转成年细胞,在心血管再生医学中实现按需定制。” 该研究团队通过“干性相关”人类基因集(“stemness2related”human gene set)对成纤维细胞进行遗传重编程,使其反分化成诱导性多能干细胞,进而重新分化为新的心肌细胞。移植入受损的小鼠心脏后,诱导性多能干细胞在2周后实现嫁接,4周后明显有助于改善受损心脏结构和功能。相比之下,普通成纤维细胞则无此功效。 与非工程化成纤维细胞相比,诱导性多能干细胞能够恢复心脏病发作后缺失的心肌功能,阻止受损心脏功能损伤进程,并在心脏受损部位再生组织。 (C irculation,2009:published online before p rint,July20,2009) 883广东药学院学报　第25卷

诱导多能干细胞

诱导多能干细胞：过去，现在和未来 介绍 在2006年，我们发现，干细胞与胚胎干细胞相似的属性，可以同时引入四种基因（高桥和Yamanaka，2006年）从小鼠成纤维细胞产生。我们指定了这些细胞的iPS细胞。在2007年，我们报道了类似的方法适用于人类成纤维细胞，并通过因素引入了一把，人类iPS细胞可以生成（Takahashi等，2007）。就在同一天，詹姆斯·汤姆森的研究小组还报告了人类iPS细胞的生成，使用不同组合的因素（Yu等人，2007）。 合并三个科学流LED iPSCs的生产 像任何其他科学的进步，过去和现在的科学家在相关领域众多研究结果的基础上，建立了IPSC的技术。有三个主要的数据流的研究导致我们生产的iPS细胞（图1）。第一个数据流进行重新编程核移植。1962年，约翰·格登报道，他的实验室已经收到了成年青蛙肠细胞的细胞核（格登，1962）的未受精的卵子产生的蝌蚪。超过三十年后，伊恩·威尔莫特及其同事报道多莉诞生的第一只哺乳动物体细胞克隆产生的乳腺上皮细胞（威尔莫特等人，1997）。在这些成功的体细胞克隆显示出，即使是分化的细胞中含有的所有的发展所需要的整个生物体的遗传信息，而卵母细胞包含体细胞核重新编程的因素，可以。2001年，田田隆的研究小组发现，胚胎干细胞也含有因素，可以重编程体细胞（田田等人，2001）。第二个流是“大师”的转录因子的发现。在1987年，果蝇的转录因子，触角，异位表达时（Schneuwly等人，1987）表明，诱导形成的腿代替触角。在同一年，哺乳动物转录因子，调节因子MyoD ，显示转换成纤维细胞，成肌细胞（Davis等人，1987）。这些结果导致“主调节器，”一个给定的血统的命运决定和诱导的转录因子的概念。许多研究人员开始寻找各种谱系单主监管。尝试失败，也有少数例外（Yamanaka和布劳，2010）。 第三，同样重要的是，流是涉及胚胎干细胞的研究。自第一代在1981年小鼠胚胎干细胞（埃文斯和考夫曼，1981年，1981年，马丁），奥斯汀·史密斯和其他人已经建立了培养条件，使长期维持多能性（史密斯等人，1988）。维持小鼠胚胎干细胞的一个关键因素是白血病抑制因子（LIF ）。同样地，由于第一代的人胚胎干细胞（Thomson等人，1998年），碱性成纤维细胞生长因子（bFGF ）的最佳培养条件已经成立。 组合第一两个流的研究使我们假设，这是在卵母细胞或胚胎干细胞，体细胞重新编程到胚胎状态，设计实验，以确定该组合的多个因素的组合。使用信息所需要的文化多能干细胞的培养条件，我们就能够识别四个因素可以产生iPS细胞。 IPSC的技术成熟和理解 后不久，其他各组小鼠iPSCs的初次报告，概括了基于因子重编程的小鼠（Maherali等，2007年，Wernig等人，2007）和人类（Lowry等，2008年，公园等。2008B ）。iPS细胞技术的优点之一是它的简单性和重现性。许多实验室开始探索相关机制和修改程序。 尽管iPSCs的重复性，可以生成过程中的效率仍然很低，通常小于1 ％转成纤维细胞成为iPS细胞。最初这种低效率的提高iPS细胞的可能性，来自罕见的干或者未分化的细胞，成纤维细胞培养共存（山，2009A ）。然而，随后的研究表明，iPS细胞可以是来自于终末分化的淋巴细胞（罗等人，2009）和有丝分裂后的神经元（Kim等人，2011a的）。因此，大部分的，如果不是全部，体细胞有可能成为iPS细胞，尽管有不同的效率。 怎能只是一小部分因素诱导体细胞重编程？这是超出了本文的范围，提供一个概述的许多研究已经解决了这个重要的问题。从我的角度来看，许多科学家的共识似乎是重编程因子的启动重编程过程中有更多的不到1％的转染细胞，但该过程没有完成在大多数细胞中。知之甚少的随机事件似乎需要完全重新编程的地方（Hanna等人，2009年，山中伸弥，2009年a）。正如我在下面的讨论，培养条件似乎为动力，可以帮助促进全重编程功能。 最初的iPSCs可以使用逆转录病毒或慢病毒，这可能会造成插入突变，从而会带来风险转化

人类诱导性多能干细胞技术指导手册

人类诱导性多能干细胞（iPS细胞） 技术指导手册 目录： 1. 前言 (1) 2. 人类胚胎成纤维细胞培养 (2) 3. 重编程载体构建 (3) 4.病毒包装 (4) 5.人类iPS细胞的诱导 (6) 6. iPS细胞鉴定 (8) 6.1碱性磷酸酶活性检测 (8) 6.2干细胞表面marker的免疫染色检测 (9) 6.3干性因子的去甲基化程度分析 (10) 6.4干细胞内源基因的表达分析 (13) 6.5端粒酶活性检测 (14) 6.6核型检测 (15) 6.7拟胚体形成 (15) 6.8畸胎瘤形成实验 (15) 7．干细胞技术培训及服务一览表 (15) 8．附录 (16) 1. 前言 iPS细胞最初从成纤维细胞重编程而来，因为它们准备和操作相对简单。其他细胞类型，包括来自外胚层、中胚层和内胚层的细胞也可以用于产生iPS细胞（Eminili et al 2008）。2006年Y amanaka 和Takahashi利用逆转录病毒系统在成鼠的成纤维细胞导入四个转录因子（Oct3/4,Sox2,c-Myc, 和Klf4，Y amanaka 因子），将其重编程为iPS细胞，它具有跟小鼠ES十分相似的特性，尤其重要的是，iPS细胞也能产生后代。2007年，iPS技术在人类体细胞中得以应用，人类iPS 细胞的产生对退行性疾病的治疗产生巨大的影响（Takahashi et al ;Yu et al, 2007）。由于iPS细胞具有和ES类似的功能，却绕开了胚胎干细胞研究一直面临的伦理和法律等诸多瓶颈，因此在医疗领域的应用前景非常广阔，成为干细胞研究的热点，《自然》和《科学》杂志分别将其评为2007年第一和第二大科学进展。随后，

关于诱导多功能干细胞的介绍和思考

关于诱导多功能干细胞的介绍和思考 ——2012年诺贝尔生理学或医学奖解读班级：生物技术基地姓名：林立梅学号：0131122635 【摘要】John B. Gurdon和Shinya Yamanaka获得2012年诺贝尔生理学或医学奖，他们的相继研究成果证明，成熟、分化的细胞可以被重新组装或诱导重新编程，变成未成熟的干细胞，能够发育成机体内所有种类的组织。 【关键字】重新编程干细胞诱导定向分化临床医学 【内容】 （一）两位科学家的实验概述 （1）约翰.格登：用“细胞核重编程”克隆出新动物 所谓“细胞核重编程”，就是将已经分化了的成年体细胞进行诱导，让其重新回到发育早期多能性干细胞状态，重新获得发育成各种类型细胞的能力。通俗一点讲，就是在细胞层面实现“返老还童”。 1962年，格登做了一个划时代的实验：他假设：这些细胞的基因组仍然包含着驱动它发育成机体所有不同类型的细胞所需的信息。并进行相关实验，将非洲爪蟾（Xenopus，一种蛙）卵细胞内不成熟的细胞核移除，然后把非洲爪蟾的成熟肠细胞的细胞核注入其中。在此过程中，他采用核标记技术（Elsdale et al，1960），将标记的供体细胞核移植到未标记的受体卵。在实验中，控制由囊胚或原肠胚（简称胚胎细胞核）穿插与转让肠细胞核。移植的胚胎中，所有那些超出了囊胚期的细胞中包含明显的被标记的核，可以证明它们来源于核移植而不是从卵核。核标记只出现在渡过了囊胚期胚胎中。整个实验的目的很简单，就是想看看这个卵子最终会变成什么。结果发现，一部分卵依然可以发育成蝌蚪；其中的一部分蝌蚪，可以继续发育成为爪蟾。 (2)山中伸弥：用基因技术制造出“诱导多能干细胞” 2006年Shinya Yamanaka教授从数据库中筛选出大约100个有可能在ES细胞中特别活跃的基因。再经过近4年的紧张工作，从这100个基因中筛选出24个活跃

中标基金标书-非整合人诱导性多能干细胞(iPS)及相关技术用于β地中海贫血治疗的研究-973

项目名称：非整合人诱导性多能干细胞（iPS）及相 关技术用于β地中海贫血治疗的研究首席科学家：潘光锦中国科学院广州生物医药与健 康研究院 起止年限：2012.1至2016.8 依托部门：中国科学院

一、关键科学问题及研究内容 1、安全高效，具有临床实用性的非整合iPS新技术的优化及建立。 安全高效获得非病毒非整合iPSC的新技术 建立综合的诱导系统获得非病毒非整合的iPSC：利用mRNA及microRNA诱导体细胞获得iPSC，筛选能够加速iPSC重编程的小分子化合物及蛋白；筛选高效的iPSC诱导培养液。在此基础上，建立综合的诱导系统获得非病毒非整合的iPSC。 iPSC的鉴定：核型、基因表达、体外分化能力、体内多能性检测等多方面检测iPSC是否符合干细胞的标准；分子水平检测外源基因的插入；测序分析iPSC 的基因组稳定性。 建立非病毒非整合小鼠ESC样的人类iPSC（ESC-like-iPSC） 筛选能够稳定培养ESC-like-iPSC的培养环境：通过传统的病毒诱导获得小鼠ESC样的人类iPSC（ESC-like-iPSC）；筛选小分子化合物稳定培养 ESC-like-iPSC；筛选mRNA及microRNA支持ESC-like-iPSC的自我更新； 建立非病毒非整合ESC-like-iPSC：开发诱导获得ESC-like-iPSC的诱导系统；在全基因组表达、小RNA表达等方面比较两种不同的iPSC的差异。 2、利用体外受精胚胎建立多株正常人及地贫病人的ES细胞系。对比地贫iPS及ES，评价iPS多能性，安全性等应用指标。 建立非整合β地中海贫血病人iPS细胞库，约含各突变类型β地中海贫血iPS 细胞株50～100株。 优化和完善建立人胚胎干细胞的技术体系，并在此基础上建立地贫胚胎干细胞库。本研究拟对现有的胚胎干细胞培养技术进行改进：利用不同发育阶段的IVF

诱导性多能干细胞技术的研究进展及其应用前景_吴翠玲

文章编号（Article ID）：1009－2137（2014）04－0883－06·专论·诱导性多能干细胞技术的研究进展及其应用前景 吴翠玲，张玉明* 南方医科大学南方医院小儿科，广东广州510515 摘要在分化的体细胞中表达转录因子可以诱导体细胞重编程，获得诱导性多能干细胞（induced pluripotent stem cells，iPS cells）。这些细胞具有不断的自我更新能力和多向分化潜能，这些细胞重编程领域的突破性研究进展，为细胞重编程机制、人类疾病发病机制的研究及发展新的治疗方法提供了一种强有力的工具。iPS细胞技术是当前干细胞研究领域的热点之一，近年来取得了迅猛的发展。最初，研究者利用逆转录病毒作为载体将4种转录因子导入小鼠成纤维细胞诱导其重编程。近年来，iPS细胞的诱导方法不断改进，包括使用不整合入宿主细胞基因组的病毒载体、非病毒载体或者用基因敲除的方法切除导入的外源基因，从而产生了更为安全的iPS细胞系，许多小分子化合物也被证实能显著提高重编程效率。iPS细胞在再生医学、疾病模型的建立及药物筛选等领域正逐渐显现出它巨大的应用价值。本文回顾过去几年iPS细胞技术的研究进展，包括诱导方法的改进、iPS细胞诱导效率的提高和安全性的提高，并探讨iPS细胞的临床应用前景及当前研究存在的问题。 关键词干细胞；诱导性多能干细胞；体细胞重编程；临床应用 中图分类号Ｒ329．28文献标识码A doi：10．7534/j．issn．1009-2137．2014．04．001 Progress and Potential Applications of Induced Pluripotent Stem Cell Technology———Editorial WU Cui-Ling，ZHANG Yu-Ming* Department of Pediatrics，Nanfang Hospital，Southern Medical University，Guangzhou510515，Guangdong Province，China *Corresponding Author：ZHANG Yu-Ming，Associate Professor，Tutor of Master Postgraduate．E-mail：yumingzhang1966@hotmail．com Abstract Differentiated somatic cells can be reprogrammed to a pluripotent state through ectopic expression of specific transcription factors．These reprogrammed cells，which were designated as induced pluripotent stem（iPS）cells，are detected to exhibit unlimited self-renewal capacity and pluripotency．This breakthrough in stem cell research provides a powerful and novel tool for the studies on pathogenesis of diseases，reprogramming mechanism and development of new therapies．For this reason，the iPSC technology has currently become one of the hot topics in stem cells research．Ｒecently，major progress in this field has been achieved：initially，researchers succeeded in inducing the reprogramming of mouse fibroblasts by retroviral transduction of four specific transcription factors；in succession，the accelerated development of iPSC technology by employing non-integrating viral vectors，non-viral vectors or removing the introduced foreign genes via gene knock-out has ensured the yields of much safer iPSC；meanwhile，some researches discoversed the proofs that a number of micromolecular compounds were potent in accelerating the cellular reprogramming．For a prospect，iPSC are highly promising for regenerative medicine，disease modeling and drug screening．In this review，the recent progress in the generation of iPSC，prospects of their possible clinical applications and problems in the iPSC research are summarized and discussed． Key words stem cell；induced pluripotent stem cell；reprogramming；clinical application J Exp Hematol2014；（4）：883－888 2006年，日本京都大学的山中伸弥研究小组［1］报道了关于诱导性多能干细胞的研究成果，引起了极大反响并迅速成为干细胞领域的研究热点。该研究小组从24个候选基因中筛选出4个与细胞多能性密切相关的转录因子，利用逆转录病毒载体将这4个转录因子（Oct3/4、Sox2、Klf4和c-Myc，以下简称OSKM）导入小鼠成纤维细胞内，使其重编程得到一种多潜能干细胞。这种细胞在形态学、生长特性、基因表达、畸胎瘤形成及嵌合体形成等方面都与胚胎干细胞非常相似，研究人员把这些细胞命名为诱导性多能干细胞。在iPS技术出现之前，实验研究的干细胞来源主要是从胚胎内细胞团直接分离得到 基金项目：广东省自然科学基金（S2011010003914）；国家自然科学基金（81270632）；广州市科技计划项目（2013j4100108） *通讯作者：张玉明，副教授，副主任医师，硕士研究生导师．E-mail：yumingzhang1966@hotmail．com 2014－02－08收稿；2014－04－23接受 · 388 · 中国实验血液学杂志Journal of Experimental Hematology2014；22（4）：883－888

多能干细胞整体实验

多能干细胞整体实验 1、提供各类多能干细胞整体实验方案：客户根据课题标书及需做实验的主体内容，拟定并提供初步的项目方案，含课题申请书，实验方案，实验设计，实验思路，实验文献等与实验相关等内容和资料。或者由嘉美实验协助实验委托者完成各类多能干细胞整体实验方案的设计。 2、项目评估报价：公司技术团队根据客户提供的相关资料，综合评估项目可行性，与客户共同确定准确的实验项目执行方案，给出准确的实验价格。嘉美实验协助设计的课题直接给出准确的报价。 3、签订服务协议：签署服务协议并预付部分费用，做好实验初步准备及项目预安排。 4、执行服务项目：正式启动实验进程，全面展开实验，确保项目有效执行。 5、沟通项目进展：及时沟通反馈实验的最新进展，随时了解掌控实验的最新动态。 6、完成项目交付：支付剩余尾款，交付实验结果，正确应用实验结果，提供售后服务。 一、多能干细胞介绍 1、干细胞是一类具有自我更新和分化潜能的特殊细胞类群。研究表明这类细胞存在于发育不同阶段的动物体内的多数组织和器官中。在体外适当的培养条件下干细胞可以被大量扩增和分化为具有特定功能的细胞。因此干细胞可以为临床疾病治疗提供移植所需要的细胞。同时由于药物筛选和安全性检验不可以直接在人体进行人的干细胞也成为大规模的新药筛选和药物研究的理想模型。 2、多能干细胞分类 根据干细胞增殖能力和分化潜能的不同可以把干细胞分为具有无限增殖和分化潜能的多能干细胞 (pluripotent stem cells) 和增殖和分化能力有限的组织干细胞或成体干细胞(tissue stem cells or adult stem cells)。多能干细胞包括胚胎干细胞(embryonic stem cells ES cells) 胚胎生殖干细胞(embryonic germ cells EG cells) 胚胎肿瘤细胞(embryonal carcinoma cells EC cells)和诱导

关于诱导性多能干细胞

诱导性多能干细胞 【关键词】干细胞; 细胞分化; 转录因子 诱导性多能干细胞（induced pluripotent stem cells, iPS）是通过基因转染技术(gene transfection)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（embryonic stem cell, 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。 1 iPS细胞的制备方法 2006年T akahashi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鼠胚胎成纤维细胞(mouse embryonic fibroblasts, MEFs), 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Klf4 3种转录因子将小鼠和人的成纤维细胞成功诱导出iPS细胞。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Klf4 4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。 Eminli等［9］研究小组利用逆转录病毒载体携带Oct4、Klf4和c Myc 3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

诱导多能干细胞的研究进展

?综述与专论? 生物技术通报 B IO TECHNOLO GY BULL ETIN 2009年第9期 诱导多能干细胞的研究进展 张鹏 (北京林业大学生物科学与技术学院,北京100083) 摘　要:　体细胞诱导成为多能性干细胞(induced p luri potent ste m cell,iPS cell )的研究成果被国际生命科学界誉为具有里程碑意义的创新之举。在短短3年多的时间里,这项研究已经在细胞重编程的机理研究、探索疾病的发生发展机制以及临床医学的应用等领域引发了很多突破性的进展,而且,这一非克隆干细胞技术的诞生,成功地避开了长期以来争论不休的伦理问题,极大地推动该领域和相关科学领域的发展。从iPS 细胞的研究历程、iPS 细胞的构建机理、iPS 细胞研究的最新应用成果以及iPS 细胞的发展前景和研究方向等方面进行了评。 关键词:　体细胞　多能干细胞　重编程　外源因子 Progress on I nduced Pluri potent Ste m Cells Zhang Peng (College of B iological Sciences and B iotechnology,B eijing Forestry U niversity,B eijing 100083) Ab s trac t:　The research on inducing s omatic cells int o p luri potent ste m cells has been seen as dramatic breakthr oughs in the ex 2 p l orati on of mechanis m of the disease and app lying in clinical medicine within three 2year ti m e .Moreover,the appearance of this non 2cl oning ste m cell technol ogy successfully avoid the l ong 2vexed questi on of ethics,is a str ong i m petus t o the field and related scientific fields .The paper focused on several as pects of iPS,including the research course,constituti on mechanis m,the latest app licati on,and devel opment p r os pects . Key wo rds:　Somatic cells Pluri potent ste m cells Rep r ogramm ing Exogenous gene 收稿日期:2009204209 作者简介:张鹏(19872),男,本科生,研究方向:细胞生物学;E 2mail:zhangpengdyx@https://www.wendangku.net/doc/101948580.html, 1　i PS 细胞的研究概况 111　细胞重编程 细胞重编程是指成熟细胞由分化的状态被逆转 到一种未分化状态的过程[1] 。在核移植实验中被发现的细胞重编程现象,证明了体细胞能够被逆转到全能的状态,并且可以用于区分遗传学和表观遗传学的变化。目前,已经有多种实验方法可以实现体细胞的重编程。 体细胞核转移技术(s omatic cell nuclear trans 2fer,SCNT )是研究较早的体细胞重编程技术,它是将体细胞核移入去核卵母细胞中,经过培养,核移植后的细胞会经历一个重编程的过程,逆转到全能的状态。经过多年的研究,人们利用这种方法已经获得了多种核移植动物,也建立了来源于核移植胚胎的胚胎干细胞系。然而,此项技术具有很多的局限性: 实验条件要求高、技术繁杂;克隆的效率很低;涉及到胚胎的破坏,有伦理道德的限制。 其次,将成熟的体细胞与胚胎干细胞(ES 细胞)、胚胎癌细胞(EC 细胞)等具有多潜能的细胞融合,也可以在一定程度上使体细胞发生重编程[2,3] 。 Cowan 等[4] 发现,用病毒和聚乙烯乙二醇使ES 细胞与皮肤成纤维细胞融合,能获得稳定的杂交细胞,这种杂交细胞的分裂方式、细胞周期等与ES 几乎一样,拥有ES 的特征物质并能在一定药物诱导下分化为各种组织细胞。但这种方法也存在着明显的弊端,即体细胞与多能性细胞的染色体共存于一个细胞核中,使得融合的细胞具有两套染色体。同时,此项技术还面临着融合效率偏低,移植后会发生排斥现象等很多难以突破的技术障碍。 多能细胞的提取物与体细胞共孵育也可一定程

诱导性多能干细胞的应用

诱导性多能干细胞的应用 2006年，日本医学家山中伸弥等将4个转录因子基因导入已分化的小鼠皮肤成纤维细胞，将其重编程为类似于胚胎干细胞的多能性干细胞，即诱导性多能干细(Induced pluripotent stem cells,iPS cells)。这项技术避免了干细胞研究领域的免疫排斥和伦理道德问题, 是生命科学领域的一次巨大革命。与胚胎干细胞一样, iPS 细胞能够长期增殖并维持高度未分化状态, 在体内可分化为3个胚层来源的所有细胞, 进而参与形成机体所有组织和器官。在体外, iPS 细胞可定向诱导分化出多种成熟细胞。因此, iPS 细胞在理论研究和临床应用等方面都极具应用价值。 iPS细胞与再生医学是目前研究的热点。如多项研究在人类血液疾病的小鼠模型中进行了iPS细胞应用的尝试，并取得了初步成功。Hanna等在人源化的镰刀型贫血病小鼠模型上获取成纤维细胞，诱导建立了iPS细胞系，然后通过同源重组的方法将病变基因修正，接着把遗传修饰后的iPS细胞定向分化为造血干细胞，导入小鼠体内，贫血症状明显改善，这是首次利用iPS细胞进行的人类疾病治疗研究。iPS技术在治疗神经系统疾病中显示了很大的用途。Werning等对已建立的小鼠iPS细胞进行体外诱导培养，可以将其诱导分化为神经前体细胞和多巴胺能神经元，并移植到患有帕金森病小鼠体内能减轻其症状。最近一项研究利用帕金森症患者的皮肤细胞培育出了iPS 细胞，并能将其分化为多巴胺神经元细胞，这是帕金森症患者大脑中所缺少的一种重要细胞。因此，其有望成为治疗帕金森症等神经系统疾病的一种方法。虽然iPS细胞技术在再生医疗领域的尝试与应用还远未成熟，但随着iPS细胞基础与临床研究的深入，iPS细胞必将开辟再生医学领域的新纪元。

诱导多能干细胞IPS及发展简述

诱导多能干细胞IPS及发展简述 1.定义：通过一定的途径将与细胞多能性有关的基因导入到已分化的体细胞中，或者同时添加一些辅助作用的小分子化合物使体细胞去分化重 编程回到胚胎干细胞状态，所获得的细胞即为IPS细胞。 IPS细胞与胚胎干细胞（ES）形态相似、核型、端粒酶活性、体外分化潜能均相同，同时也能够表达相同的表面标志分子。 诱导多能干细胞（induced pluripotent stem cells, iPS cells）最初是日本人山中申弥（Shinya Yamanaka）于2006年利用病毒载体将 四个转录因子（Oct4, Sox2, Klf4 和c-Myc）的组合转入分化的体细胞中，使其重编程而得到的类似胚胎干细胞的一种细胞类型。随后世界各地不 同科学家陆续发现其它方法同样也可以制造这种细胞。 2.获取原理:ES细胞和IPS细胞具有相同的基因。不同的是，ES细胞中的与细胞多能性有关的基因能够表达，如：oct4，Sox2等。而已分化的体细胞中的这些基因不能表达。通过导入与多能性有关的外源基因来激活体细胞中的多能性基因，从而使体细胞从分化状态重编程为多能性干细胞。 （1）分离和培养宿主细胞； （2）通过病毒介导或者其他的方式将若干多个多能性相关的基因导入宿主细胞； （3）将病毒感染后的细胞种植于饲养层细胞上，并于ES细胞专用培养体系中培养，同时在培养中根据需要加入相应的小分子物质以促进重编程； （4）出现ES样克隆后进行iPS细胞的鉴定（细胞形态、表观遗传学、体外分化潜能等方面）。 3.应用前景： 3.1建立疾病模型通过体外研究这些疾病特异性的iPS细胞，有助于间接推断疾病的发病机制及寻找有效的治疗措施。 3.2 研究人类发育生物学及新基因的发现而iPS细胞与Es细胞在生长条件、细胞表型、细胞的多能分化特性等许多方面有相似点，在一定程度上它可以代替ES细胞担任基础研究及临床应用角色。iPS细胞体外自发分化的拟胚体可以模拟胚胎发育过程，可以作为组织、器官发生、发育研究的模型，弥补完整人胚不能用于这方面研究的缺陷。 3.3 自体干细胞移植不依靠人工或捐献者的器官，凭借本人强大的自然治愈能力让丧失功能的器官再生是最理想的治疗方式。对于遗传性疾病，利用自体成体细胞建立iPS细胞，通过基因打靶技术纠正遗传性缺陷基因，再诱导分化为特化细胞进行移植。 3.4新药发现及筛选目前新药的药理、药代学、毒理学、药效学等细胞水平的研究及生物学模型，大都在其他种属的细胞系进行。然而异种细胞与人之间毕竟有不完全相同的药物反应。而患者及疾病特异性源性iPS细胞的建立可以实现在体外以人源细胞为对象的试验性用药，观察药物对其基因结构及表达的影响，间接判断该药物对某种疾病的疗效，这是一种全新探索及筛选药物治疗的模式。 4．问题 4.1重编程机制如上所述，目前已经可以不用病毒介导转基因技术获得iPS细胞，表明病毒插入突变不是必需的。对于转录因子，则意见不一。没有c—Myc参与或只用Oct4因子也可以获得iPS细胞111·18l，但是其采用的初始细胞是已表达高水平某些转录因子的神经祖细胞，所以也不能完全排除对转录因子的依赖性。 4.2诱导效率此前报道iPS细胞诱导效率不到0．1％，效率太低阻碍了对重编程机制的研究，也阻碍了iPS细胞进一步发挥其应用价值，因此提高诱导效率的研究势在必行。添加SV40大T抗原将转染效率提高了23—70倍；添加强力霉素提高了至少100倍。PB转座子系统的转染效率与病毒系统无差异。Sail 4(Sal．1ike 4)也是胚胎干细胞相关转录单位之一。添加转录因子Sall 4比单用Oct3／4、Sox2、l(1f4诱导效率提高了lO倍。使用基因敲除技术敲除Sail 4后诱导效率显著降低，但仍不明确Sall 4是否可被同组蛋白Sall l或其他因子取代。降低培养环境的氧气溶度可以提高诱导效率，在5％02培养下效率可达0．40％，联合使用I型组蛋白去乙酰化酶抑制剂ValproicAcid(VPA)效率可达0．48％，但何种氧气溶度以及在低氧环境下培养多长时间最为合适仍不明确。 4.3致瘤性iPS细胞诱导过程中使用的转录因子c-Myc和Klf4都是癌基因，病毒插入也可以导致肿瘤发生，而且，未分化iPS细胞自身尚可在体内形成畸胎瘤，因此，iPS细胞的致瘤性是其进一步推广应用的一大障碍。虽然现在已经可以在没有c—Myc、圈f4和病毒情况下获得iPS细胞，而且随着细胞的分化，iPS细胞形成畸胎瘤的能力也逐渐减弱，但关于如何在细胞移植前将混杂在其中的未分化iPS细胞去除，以及在何分化阶段移植，目前还没有这方面安全应用的研究报道。 虽然iPS细胞距离临床应用还有一段时间，但伴随细胞生物学、分子生物学、发育生物学、功能基因组学以及转基因技术的进一步发展，iPS技术必将在细胞移植治疗、药物筛选和发病机制研究中发挥重要作用。