iPS 优化建系方法和安全性

早期建立 iPS 细胞的方法为：利用逆转录病毒介导表达 4 个 Yamanaka 因子, 然后将细胞在ES 细胞培养液中培养, 再用抗性基因筛选多潜能性相关启动子的激活，如 Oct4 和 Nanog 启动子，在得到细胞形态相似的 iPS 细胞后，鉴定 iPS 细胞的多潜能性。这些方法构建 iPS 细胞的效率很低, 细胞多潜能性不均一,而且有内在安全问题, 如病毒的插入突变 c-Myc 的致癌性, 使其仍无法应用于临床治疗。为解决这些安全问题和提高 iPS细胞建系的效率,人们从多方面改进构建 iPS 细胞。

1. 转座子技术

    英国和加拿大科学家不用病毒载体培育出更安全的诱导多功能干（iPS 细胞)。他们的研究工作是以日本京都大学科学家山中伸弥等人两年前开拓的一种方法为基础的。山中伸弥及其同事将 4 个基因植入皮肤细胞，使之被诱导为多功能干细胞，是干细胞研究的重大突破。不过，他们移植基因所用的载体是一种逆转录病毒，这就意味着这种方法可能会让使用 iPS细胞的病人增加患癌症的风险。为了避免这一技术缺陷，此次英国和加拿大科学家使用的是转基因作物领域常用的“转座子”技术，它能把称作“转座子”的基因序列插入到目标基因组中。研究人员利用老鼠和人类的皮肤细胞进行了试验，结果显示重组后的细胞株*具备了胚胎干细胞的特征。

2. 减少癌变风险

    日本科学家仅用两个移植基因培育成了人类诱导多功能干细胞(iPS 细胞)，日本庆应大学教授冈野荣之的研究小组，仅用先前培育 iPS 细胞所用 4 个诱导基因中的两个，即“0ct3／4”基因和“Klf4k”基因，也成功培育出了 iPS 细胞。因为除了使用逆转录病毒作为基因移植的载体这一因素外[17]，造成 iPS 细胞诱发癌症风险的因素还与先前研究人员使用的 4 个诱导基因中的一个名为“C-Myc”的基因相关。所以日本科学家的方法也可以减少 iPS 细胞移植后的癌变风险。

3. 快速建立 iPS 细胞

    我国科学家从羊水细胞中快速建立人类 iPS 细胞。继前不久在世界上得到*由诱导多能干细胞(即 iPS 细胞)发育的小鼠之后，我国科学家在 iPS 细胞研究领域又取得重大进展：从孕妇产前的羊水细胞中快速建立 iPS 细胞，所需时间只有 6 天，为目前人类 iPS细胞相关报道中短。近在线发表于杂志《人类分子遗传学杂志》上的这项成果，是由中科院上海生命科学院／上海交大医学院健康科学研究所金颖研究员带领的干细胞研究组与上海新华医院陈方教授合作完成的。据金颖研究员介绍，此前科学家已经成功地将小鼠、大鼠、猕猴、猪和人的体细胞诱导成为 iPS 细胞，诱导技术也产生了巨大革新，如减少外源转录因子的种类，使用非整合病毒，质粒法等等。“目前关于人类诱导多能干细胞的研究还处于起步阶段，所采用的供体细胞还仅仅局限在人包皮成纤维细胞、表皮细胞、毛囊细胞等少数细胞类型。更为棘手的是，这些细胞被重编程为 iPS 细胞所需要的时间比较长(通常为 16～35 天)，且效率很低，这大大增加了在个过程中细胞的变异风险。”金颖说，“因此，如何找到一种理想的人类体细胞来源，是*科学家的重点关注课题。”据介绍，博士研究生李春亮等在金颖研究员指导下，从孕妇产前诊断时剩余的羊水细胞中发现一部分特殊类群，它们在病毒介导的四种因子诱导下，感染后第二天发生形态上的显著变化，第四天出现人胚胎干细胞类似形态的克隆，第六天就可以挑选后进行建系。研究人员对建立的 8株人类诱导多能干细胞进行进一步鉴定后发现，这些细胞能够长期在体外稳定传代并保持体外长期传代核型正常，维持自我更新，蛋白和转录水平高表达性的标志基因。诱导多能干细胞的主要应用是分化和细胞移植。研究人员按照标准尝试了羊水细胞来源的 iPS细胞的体外、体内分化潜能，结果发现，iPS 细胞能够分化成包括神经前体细胞在内的各种人体细胞。

4 iPS  细胞的安全性 有多少？

   iPS 研究日本京都大学教授山中伸弥教授带领团队在新一期《自然·生物技术》杂志上报告说，动物实验证明，用不同种类的体细胞培育出的诱导多功能干细胞（iPS）移植后使实验鼠出现肿瘤的危险性存在很大差异。研究人员分别利用小鼠胚胎的皮肤细胞、成年小鼠的胃细胞、尾巴的皮肤细胞以及肝脏细胞培育 iPS 细胞。利用不同的体细胞和培育方法，研究人员共培育出 36 种 iPS 细胞。接着，他们又使这 36 种 iPS 细胞都分化成具备演变成神经能力的细胞，并把这些细胞植入另一些实验鼠的大脑。结果显示，被植入分化细胞来自成年小鼠尾巴皮肤细胞的实验鼠中有 83％体内出现了肿瘤；被植入分化细胞来自于小鼠胚胎皮肤细胞的实验鼠中只有 8％出现肿瘤；而如果实验鼠移植的分化细胞来自成年小鼠的胃细胞，其体内没有出现肿瘤。研究还发现，利用含有癌症基因的体细胞培育 iPS，对肿瘤的发生几率并无显著影响。诱导多功能干细胞能分化生成各种组织细胞，同时又回避了伦理问题，被视为未来再生医疗的重要材料。上述研究表明，确保 iPS 细胞对治疗的安全性，重要的是选择何种体细胞作为培育 iPS 细胞的原料。