多能诱导干细胞介绍

一、iPSC简介

1、iPSC的定义

iPSC，多能诱导干细胞，即induced pluripotent stem cells, iPS cells, 是指将已分化完全的细胞，通过植入一些基因，使其表达一些细胞因子，对这些分化完全的细胞进行重编程，从而使得这些细胞重新回到分化前的多能状态，以重新具备分化潜能。这些重编程后得到的具有较高分化潜能的细胞被称为多能诱导干细胞。

2、干细胞的分类

干细胞按照发育阶段可以分成胚胎干细胞以及成体干细胞。

胚胎干细胞(Embryonic stem cell, ESC)是指早期胚胎分离出来的细胞。从胚胎的发育过程中，受精卵经过卵裂后形成囊胚，胚囊形成原肠胚，即，具有外胚层、中胚层和内胚层的动物胚胎。外胚层逐渐分化形成表皮和神经组织，中胚层逐渐分化成骨骼、肌肉、血液、淋巴和其他结缔组织，而内胚层形成肠腔上皮和消化腺上皮。

成体干细胞是指在动物成体中的某些组织里存在的未分化的细胞，这些细胞可以通过分化形成组成该类组织的各类细胞。比如，造血干细胞、神经干细胞、胰腺干细胞，等等。

干细胞按照分化潜能可以分成全能性、多能性和单能性。

全能干细胞是指具有更新和分化成任何类型细胞的能力。能够形成完整的生命体。

多能干细胞是指可以分化产生多种类型的细胞，但失去了发育成完整个体的能力。比如造血干细胞，可以分化出多种血细胞。骨髓间充质干细胞，可以分化成多种中胚层的细胞。多能干细胞又分成只能分化出同一组织的细胞，以及可以分化出多种组织的细胞。

单能干细胞是指只能分化到一类细胞的干细胞。

3、iPSC的特性

经过重编程得到的多能诱导干细胞有很高的分化潜能，可以分化出多种组织细胞，具有多能性。传统方法获得的iPSC一般不具有全能性，但目前有研究表明，已经有实验室利用特定的方法可以培育出具有全能性的干细胞。 

二、iPSC发展历史

2006年是iPSC的发展元年，日本京都大学Shinya Yamanaka首次在《Cell》杂志上报道了四个转录因子可以将小鼠成纤维细胞重编程为诱导多能干细胞。iPSC自2006年被发现以来就被誉为能够为再生医学带来革命的发现。Yamanaka也于2012年获得诺尔贝生理学或医学奖。

2014年，iPSC疗法第一次用于临床试验。日本启动了首例利用iPSC诱导分化出视网膜色素上皮细胞植入患者眼内治疗老年黄斑变性退行性疾病的临床试验。但第二例临床试验由于安全性问题被叫停。

自此以后，全球陆续有iPSC细胞分化出的各类细胞获批进入临床试验。

三、iPSC的研究意义

利用iPSC可分化出各类组织细胞，从而克服了临床应用过程中细胞来源短缺以及伦理问题。通过成体细胞重编程得到iPSC细胞，再利用CRISPR等技术将iPSC细胞基因中的某些免疫识别片段敲除，或者经过其他改造，可以得到不具有免疫排斥性能的通用型的细胞，可应用于临床中各类病症的治疗。

比如目前的CAR-T疗法，需要从肿瘤病人血液内提取单核细胞，进一步纯化出T细胞，再利用基因工程手段，将具有能识别肿瘤细胞激活T细胞基因片段的病毒载体转入T细胞，即，T细胞改造成CAR-T细胞，然后将CAR-T细胞输至病人体内。但此过程中的T细胞仍来自于病人自身，通常需要考虑病人自身的细胞质量问题，同时病人自身细胞的数量也是有限的。通过iPSC技术，可不必使用病人自身的细胞，而采用更加健康、有效的现货型细胞，实现细胞的大规模生产和应用。解决了应用过程中的细胞来源、细胞质量、生产周期等瓶颈问题。

目前已有很多公司布局基于iPSC技术的免疫细胞疗法赛道。比如国外Fate Therapeutics(Nasdaq上市公司，代码FATE)，Century Therapeutics(Nasdaq上市公司，代码IPSC)布局iPSC来源的NK细胞和T细胞产品，专注于免疫细胞疗法治疗各类血液癌及实体癌。另外还有一些公司布局iPSC分化的各类细胞治疗退行性疾病，比如日本首例治疗老年黄斑变性的临床试验。