iPS领域的研究主要进展（2008-2009） $ l5 b% k1 W% U) K" _1 `" }! K; R; q08年：iPS研究百花齐放 * Y, |( ?+ R* L5 T. O$ x" i2008年在iPS研究领域，各国紧跟国际潮流，iPS的研究热度急剧升温，在CNS上发表的文章数量增长迅速。特汇集如下：3 y$ q1 A" t+ K8 u
8 G" Y. u) E0 Z l1. 成熟小鼠B细胞可重编程为iPS细胞. `" v0 s. T0 d4 x8 x
Jacob Hanna, et al. Direct Reprogramming of Terminally Differentiated Mature B Lymphocytes to Pluripotency. Cell, Vol 133, 250-264, 18 April 2008(美国怀特黑德生物医学研究所鲁道夫•詹尼士实验室 ) , U, }- P. }) T$ m. \1 a% K' I : W3 Y \* w# @5 P; L- n 2. 利用重编程技术实现不同种成体细胞间直接转化。基因：Ngn3、Pdx1和Mafa；载体：腺病毒；通过基因工程操作，用腺病毒载体导入这几个基因，结果：患糖尿病的小鼠的胰腺内大约20%的外分泌细胞转化成胰岛β细胞。 , F9 j- H- Y% c; {/ n
In vivo reprogramming of adult pancreatic exocrine cells to –cells. Nature 455, 627-632 (2 October 2008) | doi:10.1038/nature07314; Received 26 June 2008; Accepted 6 August 2008; Published online 27 August 2008（美国哈佛大学医学院，道格拉斯•梅尔顿和波士顿儿童医院） ( f6 {4 @% r9 f' f$ j5 e2 ~ $ {* f5 u1 g* G9 P( L- T3. 仅仅两个生因子（Oct4 加上Klf4或c-Myc），就足以从成年小鼠神经干细胞生成iPS细胞 7 M. x# e& }2 ]6 C4 z8 C& U/ kJeong Beom Kim, et al. Pluripotent stem cells induced from adult neural stem cells by reprogramming with two factors. Nature 454, 646-650 (24 July 2008) | doi:10.1038/nature07061(德国马克斯•普朗克分子生物医学研究院细胞与发育生物学系和德国亚琛工业大学医学院 )6 l6 H1 [, [$ H1 k: w
, d4 y; _( }3 l! o7 Z1 L
4. 用老年ALS（肌萎缩性脊髓侧索硬化症）患者皮肤可制造出iPS细胞，用这些iPS 细胞能培养出看来像是健康的运动神经元细胞。 D: I8 ? x* F$ V
John T. Dimos , et al. Induced Pluripotent Stem Cells Generated from Patients with ALS Can Be Differentiated into Motor Neurons. Science，DOI: 10.1126/science.1158799（哈佛，凯文•艾根） 2 M# t" n3 i* K( }% V( S K
5. 新技术产生iPS细胞。只需要用药物-慢病毒系统就能产生iPS细胞，制备的iPS从结构和功能上都与人类胚胎干细胞很相似。这种方法的独特之处是用doxycycline(多西环素)来控制转录因子的表达。 7 E' K; B7 h: f' p0 r
Nimet Maherali , et al. A High-Efficiency System for the Generation and Study of Human Induced Pluripotent Stem Cells. Cell Stem Cell, Vol 3, 340-345, 11 September 2008； 7 X. f8 A+ q0 ]2 j. g* h/ v5 q! BDirk Hockemeyer , et al. A Drug-Inducible System for Direct Reprogramming of Human Somatic Cells to Pluripotency. Cell Stem Cell, Vol 3, 346-353, 11 September 2008(哈佛大学干细胞研究所 ) & e' K& j, C' h: _ N ' o' Q( ` k* K! I6. 采用非整合性载体——腺病毒载体，基因：Oct4, Sox2, Klf4, and c-Myc，可使小鼠纤维原细胞和肝脏细胞转变为iPS细胞。) r5 e% S u( h8 u% I1 T) Z7 v( Y
Matthias Stadtfeld, Masaki Nagaya, Jochen Utikal, Gordon Weir, and Konrad Hochedlinger. Induced Pluripotent Stem Cells Generated Without Viral Integration. Science 7 November 2008: 945-949. (哈佛，康拉德•霍克林格 ) T8 r) o6 W" {, B, Z9 L) o- a " Q3 R0 k p1 i+ u& _
7. 采用质粒载体，两个质粒，一个携带c-Myc；另一个携带Oct3／4、Klf4和Sox2，同时转入小鼠胚胎成纤维细胞，可将之转化成iPS细胞。而培养的iPS细胞与以往的iPS细胞一样能分化生成表皮、横纹肌和神经组织等多种细胞，但转化效率比用逆转录酶病毒为载体要低一些。 ' B3 S1 H; d. \: u/ L/ h, `
Keisuke Okita, Masato Nakagawa, Hong Hyenjong, Tomoko Ichisaka, and Shinya Yamanaka. Generation of Mouse Induced Pluripotent Stem Cells Without Viral Vectors. Science 7 November 2008: 949-953. （日本京都大学，山中伸弥）% K# j7 K: M3 o. o8 A
: e* F! c% g) M. {$ P9 Z: ^ 8. p53 siRNA和UTF1这两种因子可提高转化成iPS的效率。细胞来源：人成纤维细胞；基因：OCT4,SOX2,KLF4和c-MYC（如果没有c-MYC（具有致癌性基因），也同样可以成功诱导人类的iPS ） : |' z, P& o% ^: M- `. O( [! NYang Zhao, et al. Two Supporting Factors Greatly Improve the Efficiency of Human iPSC Generation. Cell Stem Cell, Volume 3, Issue 5, 6 November 2008 doi:10.1016/j.stem.2008.10.002（北大，邓宏魁） ) k @4 @- F4 q9 J" B
M# X4 ~, ?* f6 K, y5 z
9. 从成熟恒河猴成纤维细胞中获得iPS细胞；基因：OCT4, SOX2, KLF4 和 c-MYC；载体：反转录病毒载体+ F7 z7 y/ V2 y+ u! U" f2 U
Liu H, et al. Generation of Induced Pluripotent Stem Cells from Adult Rhesus Monkey Fibroblasts. Cell Stem Cell. 2008 Dec 4;3(6):587-90 （北大，邓宏魁） 5 M& K. A; F6 A$ Y- ^6 X! [ E/ h- [/ O4 b
10. 世界首例使用患者iPS细胞重现病症的成功尝试。细胞来源：重症神经疾病（Spinal muscular atrophy，SMA，脊椎肌肉萎缩症）患者的皮肤细胞；将这些iPS细胞培育为神经细胞后，在试管内成功再现了神经细胞因疾病死亡的过程。用iPS细胞可无限度繁殖病变细胞用于研究，此意义实属非凡。 # b* i. u% I. r: ~7 |6 E( [$ qAllison D., et al. Ebert Induced pluripotent stem cells from a spinal muscular atrophy patient. Nature advance online publication 21 December 2008 | doi:10.1038/nature07677（美国威斯康辛大学，詹姆斯•汤姆森的科研小组，俞君英第二作者） 8 H: i4 _( d7 [- x背景资料：•SMA：一种遗传疾病，会攻击脊髓中的运动神经细胞。人体内缺乏SMN蛋白（SMN蛋白是运动神经元生存蛋白，能够使肌肉活动）时会引发该疾病。患有该疾病的婴儿出生6个月后，该疾病就会慢慢发展，接着肌肉出现萎缩，无法控制运动，直至完全瘫痪，2岁左右就会死亡。2 r7 W, v- e, D, V* P
从07年11月iPS在人类细胞上实现以来，世界有关iPS的研究主要集中在欧美日。但日本的研究在08年几乎没什么出色的表现，倒是欧美的研究成果层出不穷。而我国则需奋发前进，毕竟这项技术出现并不晚，还来得及赶上。 9 b7 W, E- H3 X( h+ \ . _+ W3 J0 b2 B, l% u$ B W$ D11. SMA儿童皮肤细胞诱导出iPS细胞，用于神经细胞的培养以研究疾病病理。细胞来源：患有脊髓性肌萎缩症（SMA）儿童的皮肤细胞；利用这些iPS细胞培育出包含导致SMA疾病遗传缺陷的运动神经细胞，以观察该疾病怎样发展，并试图找到治疗该疾病的方法。 : D# t4 Y- H) b g5 V+ P) jInduced pluripotent stem cells from a spinal muscular atrophy patient. Nature，doi:10.1038/nature07677，Allison D. Ebert，Clive N. Svendsen； - n2 S* k1 C0 I. Z4 d" z1 P! S) MInduced pluripotent stem cells from a spinal muscular atrophy patient. Nature 457, 277-280 (15 January 2009) | doi:10.1038/nature07677（威斯康辛大学麦迪逊分校，克利夫•斯万森实验室 ） 8 L, K! Z3 \7 ?: N9 k# Z$ ^% o 7 ^' }$ j( c8 P; \9 q6 ?) R$ \12. 单个基因Oct4就可诱导出iPS细胞。载体：反转录载体；细胞来源：小鼠神经干细胞；获得的iPS细胞在体外可再培养成神经干细胞，或者变成心肌细胞和生殖细胞。 . g* b/ C( K; ?% B, f) ?' aJeong Beom Kim, et al. Oct4-Induced Pluripotency in Adult Neural Stem Cells. Cell, Volume 136, Issue 3, 411-419, 6 February 2009（马克斯•普郎克分子生物医药研究所 ，德国波昂大学 ）4 ~( J- ?$ R; |
' n+ u* l2 c- Y. A# ?+ L
13. 成功移除iPS细胞中的致癌基因；载体：Cre-recombinase excisable viruses；细胞来源：帕金森氏症患者；优点：利用Cre/LoxP重组去除整合的转基因；缺点：还是会将载体序列遗留下来。( z/ V$ b x$ g. t; S! b
Frank Soldner , et al. Parkinson‘s Disease Patient-Derived Induced Pluripotent Stem Cells Free of Viral Reprogramming Factors. Cell,6 March 2009 doi:10.1016/j.cell.2009.02.013（美国白头生物医学研究所等 ） , i5 ?& j) q8 |# r$ _ . h* M+ k. S$ Y; @14. 采用转座子进行转导，可获得无载体和转基因的iPS细胞；细胞来源：人类胎儿的纤维母细胞；基因：c-Myc, Klf4, Oct4 和 Sox2；载体： piggyBac转座子；优点：提高了安全性，不易使基因癌化；且能通过转座子的切除来获得无载体和转基因的iPS细胞。7 Q* |% k$ _& @$ v5 p1 s( p& ^/ ^
Virus-free induction of pluripotency and subsequent excision of reprogramming factors. Nature，doi:10.1038/nature07864，Keisuke Kaji，Knut Woltjen) ?/ @$ M- f* H
piggyBac transposition reprograms fibroblasts to induced pluripotent stem cells. Nature，doi:10.1038/nature07863，Knut Woltjen，Andras Nagy（英国爱丁堡大学教授木尾圭介（Keisuke Kaji）和加拿大的研究小组 ） $ v. l9 W$ E- x2 B; }" P ) X+ v( ?% F! d% b! ^8 z 15. 采用质粒进行转导获得的iPS细胞不含任何外源DNA。细胞来源：人包皮细胞；载体：质粒；在质粒中的基因所表达的蛋白质会将细胞重新编程并使其成为iPS细胞。 这些iPS细胞在接着的几轮细胞分裂中会开始失去这些质粒，这样研究人员就可以分离出不含质粒的细胞；优点：iPS细胞中不再留存有任何外源的DNA。: r6 N3 f5 D! P: ]+ T
Junying Yu（俞君英） , et al. Human Induced Pluripotent Stem Cells Free of Vector and Transgene Sequences. Science March 26, 2009 DOI: 10.1126/science.1172482（威斯康辛大学）2 B0 b/ O5 G' ?% z" \2 I& W
% E! e/ W' t: R4 ]" a
16. 三种microRNA和三种基因的联合使用可促使小鼠皮肤细胞转化为iPS细胞。Oct4, Sox2 and Klf4这三种基因采用反转录病毒载体；microRNA（miR-291-3p, miR-294和miR-295）采用脂质体载体；同样可使小鼠皮肤细胞转化为iPS细胞优点：取代其中的可能致癌的因子（c-myc）。% D* I# S5 b8 `; [' N Z2 {# v
Robert L Judson, et al. Nature Biotechnology 12 April 2009 doi:10.1038/nbt.1535. Embryonic stem cell–specific microRNAs promote induced pluripotency (美国加利福尼亚大学旧金山分校 5 W' f: |& @. ^0 @2 S
: Z% ^+ M6 ^' g0 r0 b6 n' w4 N D& G B! J0 B$ \
我国也紧跟世界潮流，迅速开展iPS技术的相关研究工作。 " W7 f/ u: R5 @) ] Q* t# M; I$ D
1. 07年11月： 在nature子刊《cell research》上，中科院广州生物医药与健康研究院华南干细胞与再生医学研究所发表文章：采用反转录病毒载体导入四种基因Oct4，Sox2，Myc，和KLF4后，可将未经遗传修改的小鼠成纤维细胞改造成iPS细胞。" q3 s2 B! t- Y
Dajiang Qin, Wen Li, Jin Zhang and Duanqing Pei. Direct generation of ES-like cells from unmodified mouse embryonic fibroblasts by Oct4/Sox2/Myc/Klf4. Cell Research (2007) 17: 959–962. doi: 10.1038/cr.2007.92; published online 6 November 20077 h" x u7 N0 u5 G$ H
———相隔一年我们的科研人员就掌握了iPS相关技术，确实不慢。但文章只能发在国内的cell research上，还是有点遗憾。 3 f/ P' U0 g, | C% F. e2 B: d; n3 @& j! Q" m
2. 08年10月：小鼠脑膜细胞可诱导为iPS l+ r4 L7 O K机构：中国科学院广州生物医药与健康研究院干细胞与再生医学研究所；细胞来源：小鼠脑膜（meningeal）细胞；重要的胚胎干细胞调控因子之一——Sox2的表达含量在这种细胞中非常高，而且这种细胞易于诱导为iPS细胞。由DNA甲基化分析得知，由脑膜细胞形成的iPS克隆不需要经过筛选就能够发生完全的重编程，而且这些克隆能够100%产生嵌合小鼠。6 H! {- O* X3 f8 I9 y- V
Mouse meningiocytes express Sox2 and yield high efficiency of chimeras after nuclear reprogramming with exogenous factors.1 N( n% W( s& W/ w% A6 T
Qin D, Gan Y, Shao K, Wang H, Li W, Wang T, He W, Xu J, Zhang Y, Kou Z, Zeng L, Sheng G, Esteban MA, Gao S, Pei D./ \( x, ~" c& F9 V+ c* n6 F; f
J Biol Chem. 2008 Nov 28;283(48):33730-5. Epub 2008 Sep 29. 6 R1 X5 v8 _* F6 U+ ]9 ^% E. T+ f) o9 T9 k; K1 w4 l' D
3. 08年11月：p53 siRNA和UTF1这两种因子可提高转化成iPS的效率。细胞来源：人成纤维细胞；基因：OCT4,SOX2,KLF4和c-MYC（如果没有c-MYC（具有致癌性基因），也同样可以成功诱导人类的iPS ） 5 S& }0 ^! i; P* E" h' n, C; iYang Zhao, et al. Two Supporting Factors Greatly Improve the Efficiency of Human iPSC Generation. Cell Stem Cell, Volume 3, Issue 5, 6 November 2008 doi:10.1016/j.stem.2008.10.002（北大，邓宏魁） 1 t, {9 L4 b" L/ m: w' \! O , }" T+ j; o0 e3 [, Q# r& c
4. 08年12月：从成熟恒河猴成纤维细胞中获得iPS细胞；基因：OCT4, SOX2, KLF4 和 c-MYC；载体：反转录病毒载体 : g9 E& C( v9 g& T" U1 ?; j& l. vLiu H, et al. Generation of Induced Pluripotent Stem Cells from Adult Rhesus Monkey Fibroblasts. Cell Stem Cell. 2008 Dec 4;3(6):587-90 （北大，邓宏魁） * M. {' A% o7 q& `9 Q: Z4 l* R9 m0 j. p' a9 }/ T
5. 09年1月：大鼠体细胞转化为iPS细胞0 D# Z9 |% j2 X0 J" g9 t
机构：中国科学院，上海生化所，肖磊研究组；病毒表达转录因子把大鼠成体细胞成功地重编程到多能干细胞状态；从数百个形态类似胚胎干细胞的细胞克隆中，建立了22个类似胚胎干细胞的细胞系。经过进一步筛选、鉴定，最终获得两株符合多能干细胞标准的大鼠iPS细胞系。* ~& w8 H* t8 ~/ x
Jing Liao. Generation of Induced Pluripotent Stem Cell Lines from Adult Rat Cells. Cell Stem Cell, Volume 4, Issue 1, 9 January 2009, Pages 11-15作者: luohucy 时间: 2009-8-14 10:31
国际权威科学杂志《自然》（Nature）7月23日在线发表中国科学院动物研究所研究员周琪领导的研究组和上海交通大学医学院教授曾凡一领导的研究组共同完成的一项研究成果，我国科学家首次利用iPS细胞（诱导性多能干细胞），通过四倍体囊胚注射得到存活并具有繁殖能力的小鼠，从而在世界上第一次证明了iPS细胞的全能性。9 J: Q! O' v& f. G5 x5 x
6 @, D* ^ }8 e' FiPS细胞全称为诱导性多能干细胞，是由体细胞诱导而成的干细胞，具有和胚胎干细胞类似的发育多潜能性。2006年7月，日本科学家首次宣布发现了将小鼠皮肤细胞转化为多能干细胞的方法；2007年11月，美国和日本科学家将人类细胞诱导为iPS细胞，被《科学》（Science）杂志评为2008年世界十大科技进展之首。iPS细胞在生物和医学领域具有广阔的应用前景，有望成为实施再生医学和细胞治疗的重要细胞来源。 % |9 C$ d7 o. J* G0 E' S . p. ^) q3 S/ _4 x* T3 giPS的研究突飞猛进，但是iPS细胞是否真正拥有与胚胎干细胞一样的全能性？是否能够真正与胚胎干细胞媲美呢？四倍体囊胚注射方法是目前国际上验证细胞是否具有全能性的“黄金标准”。这一方法是将胚胎干细胞注射进四倍体的小鼠早期胚胎，这种胚胎没有进一步发育能力，仅提供营养环境的胚胎，然后再移植入代孕母鼠体内，胚胎干细胞可以发育成正常的小鼠。但此前的研究发现，iPS细胞不能像胚胎干细胞一样通过四倍体囊胚注射发育成活体小鼠，iPS细胞注射后形成的小鼠胎儿在怀孕早期至晚期全部死亡，这些结果表明iPS细胞尚不具有全能性。 X0 [) w* f8 N% K* C
