干细胞重编程的技术
干细胞重编程技术：走进选择性信号通路的新契机
干细胞是指能够自我更新并且能够分化成各种类型的细胞。人们早已迫切希望能够在需要时使用自身的干细胞进行组织修复，但干细胞分化的选择性和效率问题困扰着科学家长达数十年之久。直到2006年诞生了干细胞重编程技术，这项技术让科学家们迎来了一次重要的突破性进展。
1. 干细胞的发现和分类
1900年，德国科学家埃尔内斯特·亨利·斯塔卡尔最先发现了造血干细胞，并将其命名为Stammzellen（干细胞）。随后，研究人员对干细胞逐渐形成了关于定位、属性、来源等方面的认识，同时也制定了与之相对应的分类方法。
根据分化能力和制造细胞类型的能力，干细胞可以被分为不同的类型，如表格1所示：
| 类型 | 主要特点 | 应用领域 |
|---|---|---|
| 胚胎干细胞（ES cells） | 从发育早期的胚胎中摘取的细胞群，可分化成各种细胞。已具有购买进口的合法使用证明的ES细胞品系可以用于制备药物、研究和临床应用等。 | 组织工程、再生医学、神经科学等 |
| 成体干细胞（ASCs） | 通常来自成体成熟的组织，能够分化成一种或几种细胞类型。包括多潜能干细胞、骨髓干细胞、脂肪干细胞等。 | 治疗癌症、自体反应疾病、器官缺少等领域 |
| 诱导多能干细胞（iPS cells） | 在体细胞中重编程得到的干细胞-。既然获得了这种细胞，就可以不受限地分化成各种细胞。 | 再生医学、个体细胞及质控研究等 |
| 早期祖细胞（EPCs） | 主要存在于骨髓和外周血中，能够分化成具有内皮功能的细胞。可通过打造血管来修复损伤的心脏组织和肢体。 | 心脏组织修护、肢体修复等 |
2. 干细胞重编程技术的发展历程
2006年，日本科学家山中伸弥和同事因其成功地用核转移方法制造了诱导多能干细胞而获得了诺贝尔生理学或医学奖。这项技术使用RNA、DNA、蛋白质等对体细胞进行全基因组共批量操作，重新激活了体细胞的干细胞相关性分子网络，使其重新回到一种“干净”的分化前状态，从而成为了一种全功能的干细胞（图1）。利用这种方法可以在无须对发育进行任何损害的情况下，制造出形态与功能齐备的iPS细胞。
图1 干细胞重编程技术的流程
iPS的产生不仅完全摆脱了胚胎干细胞的道德限制和发育稳定性问题，而且可以从患者体内获取细胞样本，为基于个体化组织工程和再生医学打开了新的大门。其价值在于：
- 创建了一种替代ES、成体干细胞的补充方法，弥补了在使用ES或成体干细胞时所遇到的伦理和法律难题；
- 可以制造高度特异性和遗传背景相匹配的干细胞，为个体化医疗开辟了道路；
- 具有广泛的应用前景，可为了解疾病的发病机制以及药物筛选提供亚细胞级解析级面；
- 产品开发速度更快，比传统的ES细胞鉴定和制备方法要快得多。
3. 干细胞重编程技术的重要性
干细胞重编程技术在疾病治疗、组织修复和再生医学等领域有着广泛的应用。这三个方面如下：
3.1 疾病治疗
干细胞重编程技术可以生成与患者遗传背景完全相同的iPS 细胞，以其导出的相应特定细胞类型进行患者个体化模型的创建，将可以开发出更有效的治疗方案，实现精准医疗。
3.2 组织修复
干细胞重编程技术亦可以为组织工程和器官育种提供可靠的稳定源。例如，制备了iPS 中的心肌细胞，打造血管然后利用这些心肌细胞修复损伤的心脏部分。通常用于细胞移植治疗进行性神经退行性疾病、心血管疾病、糖尿病等多种疾病。
3.3 再生医学
在基础研究方面，干细胞重编程技术可以被用于探究疾病的新发现以及信号传递等方面，从而验证和寻求新的治疗方法并提高预防效果。
4. 未来的展望
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