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15.7:

诱导多能干细胞

JoVE 核
生物学
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Induced Pluripotent Stem Cells

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被诱导的多能干细胞iPSC 是成熟的分化细胞 例如皮肤细胞 其在实验室中重编程的细胞 为与未分化的胚胎干细胞相似 也就是说 它们会分裂并且是多能的 能够在体内产生任何细胞类型 例如 可用于替换受损视网膜组织的 视网膜细胞 为了产生iPSC 可从患者体内取出成熟细胞 如皮肤成纤维细胞,并进行培养 然后 通常转录因子的基因 通过病毒载体递送到细胞核中 在那里它们被整合到基因组中 转录因子然后打开 由胚胎干细胞表达的基因 这样能将他们分散 并使他们处于多能状态 现在 细胞可以分裂 并且理想情况下 可倒入到培养物中产生特定的细胞类型 然后可以将新细胞 移植回患者体内 以最小的排斥风险 治疗损伤或疾病 因为它们来自患者自身的细胞

15.7:

诱导多能干细胞

干细胞是未分化的细胞,分裂并产生不同类型的细胞。通常,分化成特定细胞类型的细胞是有丝分裂后的,也就是说,它们不再分裂。然而,科学家们已经找到了一种方法来重新编程这些成熟细胞,使它们“去分化”并恢复到未分化、增殖状态。这些细胞也是像胚胎干细胞一样的多能干细胞,能够产生所有类型的细胞,因此被称为诱导多能干细胞(IPSC)。

iPSCs在医学上具有潜在的价值,因为患者需要特定的细胞类型,例如,由于黄斑变性而导致视网膜受损的患者可以接受所需细胞的移植,这些细胞是由自身体内的另一种细胞类型产生的。这被称为自体移植,它降低了在个体间移植组织时发生移植排斥反应的风险。

过程

为了制造iPSCs,成熟细胞如皮肤成纤维细胞或人的血细胞在培养中生长。然后,使用病毒载体将多个转录因子的基因传递到细胞中,并使用细胞机器表达转录因子蛋白。转录因子随后启动许多由胚胎干细胞表达的其它基因,使细胞回到未分化、增殖和多能状态。

目前仍在研究iPSCs是否真的等同于胚胎干细胞,但它们看起来很相似,可以从身体的所有三个生殖层产生细胞。与其它类型的干细胞一样,科学家正在学习如何有效地促进特定细胞类型与iPSCs的分化,以便能够产生足够数量的所需细胞类型。

早期临床试验

第一个临床试验将来自iPSCs的视网膜细胞移植到年龄相关性黄斑变性患者中。自那以后,iPSC的几个临床试验已经被批准用于治疗帕金森病、心脏病和脊髓损伤。从病人身上提取并转化为 iPSCs的细胞也被用来在实验室研究他们的疾病。一般来说, iPSCs为科学研究提供了另一种干细胞来源。

Suggested Reading

Hamazaki, Takashi, Nihal El Rouby, Natalie C. Fredette, Katherine E. Santostefano, and Naohiro Terada. “Concise Review: Induced Pluripotent Stem Cell Research in the Era of Precision Medicine.” Stem Cells (Dayton, Ohio) 35, no. 3 (March 2017): 545–50. [Source].