技術(shù)名稱(chēng)iPS技時(shí)敏一、技術(shù)原理iPS細(xì)胞建立的簡(jiǎn)單過(guò)程iPS細(xì)胞建立的過(guò)程主要包括：（1）分離和培養(yǎng)宿主細(xì)胞；（2）通過(guò)病毒介導(dǎo),或者其他的方式將若干多個(gè)多能性相關(guān)的基因?qū)胨拗骷?xì)胞；（3）將病毒感染后的細(xì)胞種植于飼養(yǎng)層細(xì)胞上，并于ES細(xì)胞專(zhuān)用培養(yǎng)體系中培養(yǎng)，同時(shí)在培養(yǎng)中根據(jù)需要加入相應(yīng)的小分子物質(zhì)以促進(jìn)重編程；（4）出現(xiàn)ES樣克隆后進(jìn)行iPS細(xì)胞的鑒定（細(xì)胞形態(tài)、表觀遺傳學(xué)、體外分化潛能等方面）。二、技術(shù)應(yīng)用iPS細(xì)胞在治療血液疾病的應(yīng)用

Xu等將iPS細(xì)胞誘導(dǎo)分化為內(nèi)皮前體細(xì)胞，然后移植到患有血友病小鼠的肝臟中，使病鼠出血不止的癥狀得到了有效地改善。Hanna等人將患病小鼠尾尖成纖維細(xì)胞重編程為iPS細(xì)胞，然后通過(guò)同源重組的方法用人野生型pA.珠蛋白基因替代了pass珠蛋白基因,接著把遺傳修飾后的iPS細(xì)胞定向分化為造血祖細(xì)胞(HPs),并將純化后的HPs移植入hps/llps雄性小鼠中，Has有效地抑制了鐮刀形紅細(xì)胞貧血癥癥狀。日本用人類(lèi)iPS細(xì)胞制成血小板，日本東京大學(xué)干細(xì)胞生物學(xué)教授中內(nèi)啟光最近成功地用人類(lèi)誘導(dǎo)多功能干細(xì)胞(iPS細(xì)胞)培養(yǎng)出血小板，這在世界尚屬首次。中內(nèi)啟光等研究人員采用與日本京都大學(xué)教授山中伸彌同樣的方法．向人類(lèi)皮膚細(xì)胞植入基因，制成iPS細(xì)胞。在培養(yǎng)iPS細(xì)胞時(shí)，研究人員添加了人類(lèi)骨髓細(xì)胞以及促進(jìn)細(xì)胞增殖的蛋白質(zhì)等物質(zhì)結(jié)果iPS細(xì)胞分化成了血小板的前身巨核細(xì)胞；之后，巨核細(xì)胞進(jìn)一步分化成血小板。血小板是哺乳動(dòng)物血液的重要成分之一，具備收縮血管，形成止血栓，幫助止血等功能。手術(shù)中使用的血小板現(xiàn)在主要通過(guò)獻(xiàn)血采集，在這種情況下血小板只能保存幾天，十分不便。研究人員說(shuō)．這項(xiàng)研究成果也表明，從技術(shù)上來(lái)說(shuō)．用iPS細(xì)胞培育人類(lèi)紅細(xì)胞和白細(xì)都是有可能的。

體細(xì)胞核移植技術(shù)

利用iPS細(xì)胞作為核供體細(xì)胞，同適當(dāng)?shù)氖荏w細(xì)胞融合后便可以直接獲得轉(zhuǎn)基因動(dòng)物。因此，將iPS細(xì)胞誘導(dǎo)技術(shù)同動(dòng)物轉(zhuǎn)基因技術(shù)相結(jié)合不僅可以提高動(dòng)物的遺傳本質(zhì)，而且可以打破物種的界限，獲得用傳統(tǒng)的交配方法無(wú)法得到的動(dòng)物新性狀。2010年，中國(guó)的兩個(gè)研究團(tuán)隊(duì)在世界上首次建立了豬的iPS細(xì)胞系，填補(bǔ)了小鼠與人之間的空白。中國(guó)科學(xué)院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院裴端卿研究。

團(tuán)隊(duì)從西藏微型豬的胚胎中分離成纖維細(xì)胞，再用逆轉(zhuǎn)錄病毒將轉(zhuǎn)錄因子導(dǎo)入成纖維細(xì)胞中，成功誘導(dǎo)了豬的iPS細(xì)胞系Il”。中國(guó)科學(xué)院上海生物化學(xué)與細(xì)胞生物學(xué)研究所肖磊研究小組，運(yùn)用可誘導(dǎo)(Tet-on／of系統(tǒng))的慢病毒表達(dá)系統(tǒng)表達(dá)轉(zhuǎn)錄因子把豬成體細(xì)胞成功地重編程到多能干細(xì)胞狀態(tài)，經(jīng)過(guò)進(jìn)一步篩選、鑒定，最終也獲得符合多能干細(xì)胞標(biāo)準(zhǔn)的豬iPS細(xì)胞系ll。這是世界首次培育出馴化的有蹄類(lèi)動(dòng)物的多能干細(xì)胞。豬在生理上與人的差異相對(duì)較小，因此，豬iPS細(xì)胞的建立具有重要意義：

第一，我們可以使用誘導(dǎo)干細(xì)胞修改豬的與免疫有關(guān)的基因，從而讓豬的器官與人類(lèi)免疫系統(tǒng)兼容；

第二，許多人類(lèi)疾病是由基因表達(dá)障礙造成的，我們可以修改干細(xì)胞中豬的基因，并培育出攜帶同樣基因障礙的豬，然后使用這種豬模型開(kāi)發(fā)治療這種疾病的法；

第三，利用iPS技術(shù)培育出一種準(zhǔn)確的轉(zhuǎn)基因豬，改善它對(duì)某種疾病的耐性，從而改善畜牧業(yè)。目前，在牛、羊等其它大家畜中尚無(wú)這方面的報(bào)道，如果我們能夠建立這些動(dòng)物的iPS細(xì)胞，并應(yīng)用其來(lái)生產(chǎn)基因打靶或轉(zhuǎn)基因動(dòng)物，必然會(huì)提高轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的效率，為轉(zhuǎn)基因研究開(kāi)創(chuàng)一片更加廣闊的天地。

鼠角膜上皮細(xì)胞的培育

日本科學(xué)家用誘導(dǎo)多功能干細(xì)胞（iPS細(xì)胞)培育出了鼠角膜上皮細(xì)胞。日本慶應(yīng)大學(xué)教授坪田一男等研究人員獲得的這一研究成果。他們將iPS細(xì)胞用添加的特殊蛋白質(zhì)加以培養(yǎng)，使其成功分化為另一種細(xì)胞。后者能進(jìn)一步分化成實(shí)驗(yàn)鼠的多個(gè)部位的上皮細(xì)胞。研究人員從中找到了能分化成鼠角膜的上皮細(xì)胞，并成功使其增殖。研究人員還證明這種角膜上皮細(xì)胞能移植給原先所屬的老鼠。日本科學(xué)家的這項(xiàng)成果有助于解決異體角膜移植所出現(xiàn)的排異反應(yīng)問(wèn)題。

開(kāi)發(fā)疾病治療新方法

Dimos和Ebert等人分別建立了肌萎縮側(cè)索硬化癥(ALS)和脊髓性肌萎縮(SMA)患者特異性iPS細(xì)胞。通過(guò)定向誘導(dǎo)分化，將患者特異性的iPS細(xì)胞成功分化成了運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元。這些由患者來(lái)源的iPS細(xì)胞分化等的運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元為人們提供了一個(gè)體外研究ALS和SMA疾病的系統(tǒng)。在研究清楚了ALS和SMA患者運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元的致病機(jī)制后，還可在患者特異的iPS細(xì)胞中通過(guò)遺傳修飾來(lái)糾正基因缺陷，再分化得到功能正常的運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元，以進(jìn)行移植治療。此外，Park和Soldner建立了多種遺傳病患者特異性的iPS細(xì)胞系，包括帕金森病、亨廷頓病、唐氏綜合征／三染色體21等。Loh等成功地以人血液細(xì)胞為體細(xì)胞供體，誘導(dǎo)出了iPS細(xì)胞，使得構(gòu)建一些病癥突變只局限于血液細(xì)胞的患者特異性iPS細(xì)胞成為可能。Park等{3}將人iPS細(xì)胞體外分化并分離得到原始生殖細(xì)胞第一章(PGCs)。PGCs在基因表達(dá)上與體內(nèi)分離的PGCs極為相似。如果能夠進(jìn)一步將這些PGCs分化為精子和卵子，就可幫助患者解決不孕問(wèn)題。

在生物學(xué)基礎(chǔ)研究中的應(yīng)用

細(xì)胞重編程是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，除了受細(xì)胞內(nèi)因子調(diào)控外，還受到細(xì)胞外信號(hào)通路的調(diào)控。對(duì)于Oct4、Sox2和Nanog等維持干細(xì)胞自我更新能力的轉(zhuǎn)錄因子的研究正在逐漸地展開(kāi)。2009年4月，Zhong等報(bào)道Nanog的一種表達(dá)調(diào)控方式，他們發(fā)現(xiàn)一種轉(zhuǎn)錄共激活因子p300可以結(jié)合到Nanog的轉(zhuǎn)錄調(diào)控區(qū)域并激活Nanog的表達(dá)。該研究組還發(fā)現(xiàn)PARP1可以給Sox2加上PAR修飾并引起Sox2的降解，進(jìn)而調(diào)節(jié)FGF4的表達(dá)l6引。BMP是調(diào)節(jié)iPS細(xì)胞多能性的重要的信號(hào)通路，清華大學(xué)陳燁光研究組和中國(guó)科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所韓敬東研究組[691合作發(fā)現(xiàn)，BMP信號(hào)通路的關(guān)鍵分子SMAD1／5和SMAD4結(jié)合到一類(lèi)發(fā)育調(diào)控基因上并影響干細(xì)胞的分化。然而，關(guān)于iPS細(xì)胞維持其自我更新和多能性的分子機(jī)制的認(rèn)識(shí)目前還很有限，今后的研究中將逐漸闡明各種信號(hào)通于維持iPS細(xì)胞多能性的作用，篩選到合適的生長(zhǎng)因子，優(yōu)化培養(yǎng)條件，為將iPS細(xì)胞應(yīng)用于臨床打下基礎(chǔ)。三、技術(shù)優(yōu)點(diǎn)1、與經(jīng)典的胚胎干細(xì)胞技術(shù)和體細(xì)胞核移植技術(shù)不同，iPS技術(shù)不使用胚胎細(xì)胞或卵細(xì)胞，因此沒(méi)有倫理學(xué)的問(wèn)題。2、利用iPS技術(shù)可以用病人自己的體細(xì)胞制備專(zhuān)有的干細(xì)胞，所以不會(huì)有免疫排斥的問(wèn)題。四、技術(shù)缺點(diǎn)由于iPS細(xì)胞自身的安全性問(wèn)題，到2012為止，iPS細(xì)胞還無(wú)法應(yīng)用于臨床治療，要得到安全實(shí)用的有臨床應(yīng)用價(jià)值的治療型iPS細(xì)胞，必須避免使用整合性病毒以及有致癌性的外源基因。根據(jù)iPS細(xì)胞在短時(shí)間內(nèi)取得的一系列突破，可以預(yù)見(jiàn)，iPS細(xì)胞必將解決人類(lèi)面臨的各種疾患。但是還面