一张图带你回顾iPSCs的“首个十年”

飞天李寻梦

2016/01/30 06:00 来源：生物探索
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4 x( B' Z# C# E. x3 s9 m1 x1 i日前，Cell杂志隆重推出了“Timeline: iPSCs—The First Decade”，用一张图回顾了诱导多能干细胞（induced pluripotent stem cells，iPSCs）发展的首个十年。- v9 [$ `3 v# p# P( W1 b
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自2006年山中伸弥（Shinya Yamanaka）和Kazutoshi Takahash首次发布了他们的突破成果以来，这10年中，iPSCs相关的研究以惊人的速度在扩张。Cell杂志精心制作了一幅图，回顾了在这一发展过程中经历的里程碑事件，其中既包括了iPSCs相关的基础研究以及在疾病理解和治疗中的应用。3 q5 F' q1 X, ^% {7 j& }
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这10年的时间里，iPSCs的发展增加了我们对细胞命运规则、哺乳动物发育以及人类疾病的理解，细胞治疗和药物发现的临床前景更令人兴奋。, t* g, d$ }4 B; A( I. Q

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4 S9 v' I! R& ^& h5 W1 P1. 1980s–1990s" C" H2 }4 [) f7 `  H5 I2 G0 O

+ K: S, ]1 Y6 ?; u$ @小鼠成纤维细胞可转化为包括成肌细胞、巨噬细胞在内的细胞类型+ E5 N  r, D  X% N
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2. 2006–2007
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“Yamanaka四因子”（Oct4、Sox2、Klf4和c-Myc）可重编程小鼠和人类成纤维细胞，使其恢复多能性，后续分析证明了小鼠iPSCs能够实现种系传递。3 u; u. [* D; ^  K! E# f& B

& n, ]' t. `& N6 |" g3. 2006–2009
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) t& I* z* n% r越来越多种类的体细胞成功被重编程为iPSCs，包括小鼠骨髓细胞、肝细胞、胰腺细胞、神经干细胞和淋巴细胞，以及人体角化细胞和blood祖细胞。能产生iPSCs的细胞资源也一直在增加，还包括了猴子和大鼠细胞。1 g0 f4 m! i/ _& N

; q5 H/ q2 V- h0 h4. 2008–2010! `  |( \7 t- I7 Y3 X

) }7 H+ }, O4 z# a  k& D直接的“lineage conversion”生成了β细胞、诱导神经细胞、诱导心肌细胞；随后又将范围扩大到了肝细胞、造血细胞和许多其它组织细胞。. o; z; L7 ^) U- T% q
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5. 2008–2011
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1 x! e4 o  n0 j转基因“自由”和包括附加型载体、转座子、仙台病毒、重组蛋白和合成mRNAs在内的nonintegrating方法提高了安全性。
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# `( \& a8 A- V' o  H6. 2008–2013
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通过靶向表观遗传调控，化学和遗传操作提高了重编程的效率。
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7. 2008至今
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疾病表型描述和治疗相关的研究揭示了hiPSCs在理解疾病遗传基础、发病机理和潜在治疗方面的能力。, Z0 I! r% H* r3 j

& m8 T- W/ }# o5 I8. 2009年至今, K, f7 }0 M. U9 e1 Y; }
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单细胞技术和重编程路线图突显出了iPSC产生的关键阶段和障碍，包括MET和表观调控。
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9. 2009–2014; R* z: @" d( c& b) O: @
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包括miRNAs、lineage specifiers和小分子在内的新型诱导多能性的因子能够替代“Yamanaka四因子”。
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% \" g2 n# U" P, |8 T10. 2011年至今6 K. Y1 @9 I- K; h/ {

6 |! E5 K7 [5 v8 k1 X' MiPSCs具有形成类器官的能力，包括视杯、mini大脑和mini-guts。将这些类器官应用到疾病模型和药物筛选中具有巨大的潜力。
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11. 2014
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2014年，iPSC衍生的视网膜色素上皮细胞被移植到首名患者体内，用于治疗黄斑变性。
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) }* u1 Y4 ?! a% m5 e5 f' ?展望4 d; e# _& x1 c/ y; E  k+ r

. m; a5 q. J' C/ b当我们进入iPSCs的第二个10年，这一技术又能产生怎样的影响呢？毫无疑问，它将帮助我们更深入的了解细胞的丰富性和灵活性；同时，随着细胞银行中人类iPSC细胞系的积累，我们也将对人类疾病的复杂性和多样性有新的理解。然而，iPSCs衍生细胞移植医学的发展仍充满挑战。

tpwang

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, V6 b4 u7 u; l. C) |8 V" W8 M) i机制、效率、工艺、疗效，然后是临床与商业价值，各自仍在概念验证早期，连贯仍无证据。. p7 K; Q' g8 P  h2 y  j# E

, x5 q/ l, o4 _预计成为临床常规产品与技术，30年左右？