诱导多能干细胞(iPS细胞)近年来在再生医学领域备受关注,其被认为具有与胚胎干细胞相似的全能性,能够分化为多种人体细胞。自2008年被《Science》评为十大突破、2009年被《Nature Methods》列为十大技术以来,iPS细胞成为干细胞研究的热点。
然而,威斯康星大学麦迪逊分校医学与公共卫生学院的张素春教授及其团队在《美国科学院学报》(PNAS)发表的研究论文《Neural differentiation of human induced pluripotent stem cells follows developmental principles but with variable potency》中,对iPS细胞的实际分化能力进行了系统评估。该团队成员还包括俞君英和James Thomas。
张教授团队比较了5个胚胎干细胞系与12个采用不同方法培育的iPS细胞系在分化为神经细胞方面的能力。结果显示,iPS细胞在分化效率和忠实度方面均低于胚胎干细胞,即使是未导入外源基因诱导的iPS细胞也存在同样的问题。这意味着iPS细胞在临床应用前,还需解决可预测性和分化效率不足的技术难题。
胚胎干细胞被视为全能干细胞的“金标准”,能够分化为人体全部220种细胞类型。虽然iPS细胞可以分化为神经祖细胞及多种功能神经元,但无法完全复制胚胎干细胞的分化能力,存在未知因素限制其在疾病建模和细胞移植等临床应用中的潜力。
值得注意的是,研究发现用于重编程皮肤细胞的基因是否存在,并不影响iPS细胞的分化能力。这提示当前iPS细胞培育技术仍有优化空间。
张教授指出,尽管iPS细胞存在不可预测性,它们仍可用于制备特定细胞群,应用于新药筛选和毒性测试等领域。团队认为这些技术限制有望通过进一步研究和优化方法得到解决,关键在于识别影响分化能力的核心因素。
该研究为iPS细胞临床应用和疾病建模提供了重要参考,强调了技术创新和机制探索的重要性。
参考文献:Zhang SC, Yu JY, Thomas J. Neural differentiation of human induced pluripotent stem cells follows developmental principles but with variable potency. Proceedings of the National Academy of Sciences.
(生物通 小茜)