iPS細胞研究進展
我們知道干細胞即為起源細胞,具有增殖、分化潛能和自我更新復制的能力,能夠產生高度分化的功能細胞,每個完整生物個體都是由一個受精卵細胞不斷分化發育為各種終端功能細胞,進而形成組織器官而構成的。干細胞(Stem Cell)因具有這種未充分分化,尚未成熟,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"或"種子細胞"。 人體干細胞分兩種類型,一種是全功能干細胞,可直接克隆人體;另一種是多功能干細胞,可直接復制各種臟器和修復組織。人類寄希望于利用于細胞的分離和體外培養,在體外繁育出組織或器官,并最終通過組織或,實現對臨床疾病的治療。為臨床醫學提供更為廣闊的應用前景。如白血病治療中需采用的骨髓移植時其實是造血多能干細胞移植,用正常的造血多能干細胞替代掉病患病變的造血多能干細胞,恢復正常的免疫和造血功能。還有現在流行的新生兒臍帶血的樣品儲存,其目的也是為了以防萬一,為以后生病做準備。
但其應用和研究受限于其來源有限獲取困難及ES細胞建系效率低,體外保持其性的條件復雜,涉及到胚胎毀損等倫理學爭論,和ES細胞移植后產生免疫排異反應的問題。在八九十年代取得較大進展后漸漸進入研究低潮,并且歐美等多國禁止進行胚胎干細胞的某些敏感研究。在這樣的背景下一些科學家選擇另辟蹊徑。
誘導性多能干細胞最初是日本科學家山中伸彌(Shinya Yamanaka)于2006年利用病毒載體將四個轉錄因子(Oct4, Sox2, Klf4 和c-Myc)的組合轉入分化的成熟的成纖維表皮體細胞中,使其重編程而得到的類似胚胎干細胞和胚胎APSC多能細胞的一種細胞類型,在世界學術雜志《細胞》上報道,這項技術引起了巨大的轟動,了以往干細胞研究歷史,其醫療意義在于ips細胞避免了經典胚胎干細胞技術和體細胞核移植技術所產生的倫理學問題和異體移植引起的免疫排斥問題,具有跨時代的巨大意義,2012年10月8日,John B. Gurdon 與 Shinya Yamanaka也因此獲得諾貝爾生理學和醫學獎。隨后世界各地不同科學家陸續發現其它方法同樣也可以制造這種細胞,并且在掀起了ips細胞研究的熱潮,iPS技術使人類的視野與想象力得到拓展,開始了干細胞研究與應用的新時代。
盡管一開始就存在著轉化率低和具有致瘤性風險等技術弊端,近十多年來科學家還是在這項技術上寄予厚望,不斷在廣度深度上拓展iPS技術,不斷優化誘導效率和安全性,建立各個模式動物的iPS細胞系,對iPS細胞的發育潛能和內部的分子機制就行更深的研究,并建立多種疾病模型特異iPS細胞系,將ips技術精進向著醫療應用的方向不斷努力,研究成果發表文章稱出不窮,并取得了矚目的成就。
根據科研報道,iPS細胞已成功分化為心機細胞、造血細胞、神經細胞、大腦皮層細胞及牙釉質細胞等細胞系。特定疾病來源的iPS細胞可用于疾病發生機理的研究和新藥的篩選和檢測。iPS細胞被誘導分化為內皮前體細胞并移植到血友病小鼠肝臟中,使出血癥狀顯著改善。將iPS細胞在體外誘導分化的多巴胺能神經元移植進帕金森病大鼠模型腦內,一段時間后可有效緩解大鼠疾病癥狀和改善其行為。有多家實驗室報道,使用iPS細胞培養出迷你肝臟,迷你腎臟,腦,心臟等類器官,并在去年培養出完整的小鼠皮膚。
16年10月的Nature雜志上發表日本科研團隊成果,將用長尾獼猴皮膚轉化的iPS細胞制作為心臟細胞移植到患有心肌梗塞的猴子身上后,成功地使其恢復了心臟功能。此次實驗的特點是用不易發生排異反應的免疫型猴子制作iPS細胞,與人類相近的靈長類動物實驗的成功,或將成為人類再生醫療應用的一大進步。
今年3月28日,一位年逾花甲的日本男性成為了世界上接受由他人捐贈的誘導性多功能干細胞(iPS細胞)所形成的新視網膜細胞的人。這是例用來自他人的誘導性多功能干細胞治療黃斑病變的移植手術,將創建現成干細胞庫的進程推進了一大步,發布在2017年3月28日的《自然》新聞上。相比于2014年世界iPS細胞手術曾使用患者自身的iPS細胞。而此次在臨床手術中利用他人iPS細胞則屬世界。取自不同背景捐贈者的iPS細胞庫能讓干細胞移植操作更為便捷等待時間縮短,同時還能極大得削減治療成本。將更接近多數患者能夠接受的醫療方式。
現任京都大學IPS細胞研究所所長的山中伸彌正在創建一個iPS細胞庫,這個細胞庫根據編碼人類白細胞抗原(HLA)的3個基因來匹配捐贈者和接受者。HLA是細胞表面參與激發免疫反應的蛋白質。目前“再生醫療用iPS細胞儲備庫"只有來自一名捐贈者的細胞系。但他和同事希望,到明年3月,他們能得到來自5~10位有著不同HLA特征的捐贈者的細胞系,這一數量應該能匹配全日本30-50%的人口。
隨著iPS技術及其他相關領域技術的不斷發展,人類健康與醫學革命的新紀元即將到來,那時候人類是否能像蜥蜴一樣斷尾再生呢?讓我們拭目以待。
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