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诱导多功能干细胞研究实现两大突破

2009-03-09 12:49 黄堃 新华社 阅读 0
核心摘要: 诱导多功能干细胞(iPS细胞)研究在2009年3月迎来两大突破:英国和加拿大科学家发现不依赖病毒载体的安全转化方法;美国科学家成功移除重编程中有害基因并保持神经元功能。这些成果消除了病毒致癌风险,为iPS细胞临床应用铺平道路。文章回顾iPS细胞研究历程,从2007年首次获得iPS细胞到2008年分化为多种细胞类型,再到安全新方法,展现该领域在再生医学和疾病治疗中的巨大前景。

从人体普通皮肤细胞获取年轻强健的心脏、新鲜奔腾的血液,或替换大脑中退化的神经元——这一梦想随着诱导多功能干细胞(iPS细胞)研究的飞速发展正逐步成为现实。自2007年科学家首次成功将人体皮肤细胞重编程为iPS细胞以来,该领域在安全性和有效性方面不断取得关键进展。

2009年3月初,iPS细胞研究相继迎来两项里程碑式突破。英国和加拿大科学家在《自然》杂志上报告,他们开发了一种不依赖病毒载体的方法,能够安全地将普通皮肤细胞转化为iPS细胞,从而消除了传统方法中病毒整合可能引发的致癌风险。与此同时,美国科学家在《细胞》杂志上宣布,他们成功移除了iPS细胞重编程过程中植入的有害基因,同时保持由此获得的神经元细胞的基本功能不受影响。这两项成果标志着iPS细胞在向临床转化道路上迈出了重要一步。

干细胞是人体内具有多向分化潜能的细胞,过去主要从胚胎中获取。2007年11月,美国和日本科学家分别独立发现将普通皮肤细胞重编程为干细胞的方法,得到的细胞被称为诱导多功能干细胞(iPS细胞)。这一发现被《自然》和《科学》杂志分别评为2007年第一和第二大科学进展。此后,iPS细胞研究发展极为迅猛:2008年4月,美国加州大学科学家将实验鼠皮肤细胞成功分化为心肌细胞、血管平滑肌细胞及造血细胞;2009年2月,日本东京大学科学家利用人类iPS细胞培育出血小板,并证实理论上可培育红细胞和白细胞;随后,日本庆应大学科学家用iPS细胞培育出角膜上皮细胞。

然而,此前的iPS细胞构建方法大多依赖病毒载体将四种重编程基因(如Oct4、Sox2、Klf4、c-Myc)导入皮肤细胞。这些病毒载体及外源基因的残留可能诱发肿瘤,严重限制了iPS细胞的临床应用前景。因此,2009年3月的两项突破具有革命性意义:一种方法完全绕开了病毒载体,降低了基因组整合风险;另一种则在完成重编程后将外源基因精准切除,避免长期表达带来的隐患。

随着这些安全问题的逐一攻克,iPS细胞研究正迅速向临床阶段迈进。目前,基于iPS细胞的疾病模型构建、药物筛选和细胞替代疗法已进入临床试验阶段,尤其在眼科疾病(如黄斑变性)、帕金森病和心肌再生等领域展现出巨大潜力。未来,iPS细胞有望为再生医学和个体化治疗提供无限可能。

参考文献:
1. Kim D, et al. Generation of human induced pluripotent stem cells by direct delivery of reprogramming proteins. Cell Stem Cell, 2009.
2. Kaji K, et al. Virus-free induction of pluripotency and subsequent excision of reprogramming factors. Nature, 2009.
3. Takahashi K, Yamanaka S. Induction of pluripotent stem cells from mouse embryonic and adult fibroblast cultures by defined factors. Cell, 2006.

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