ipscs诱导多能干细胞准确率（ips人工诱导多能干细胞）

本文目录一览：

• 1、如何提高iPS细胞的制备效率
• 2、IPS细胞安全吗
• 3、如何让皮肤细胞变身干细胞？
• 4、iPS细胞是什么？有什么用？
• 5、小保方晴子的成果简介
• 6、太空中干细胞是怎么化成心肌细胞的

如何提高iPS细胞的制备效率

经过了漫长又短暂的发展，iPS细胞技术已经取得了举世瞩目的进展。一个个突破性的成果既给我们带来了喜悦，也带来了新的挑战，细胞重编程有望迎来一个新的研究浪潮。尽管iPS细胞有着诱人的应用前景，然而，未来iPS细胞的研究也面临着许多亟需解决的问题，首要就是制备效率。

1. 基因的阻断

自从iPS细胞发现以来，科学家们已经通过导入转录因子成功地将多种体细胞诱导为iPS细胞，但诱导效率很低一直是iPS技术的主要障碍。转录因子c-Myc是一种原癌基因，人们试图将这一基因去除以降低致癌性，然而，c-Myc去除后致癌性虽然降低了，诱导效率却更低了。2009年9月，Hong等H

J发现，去除c-Myc基因后用siRNA

阻断一个名为p53的基因，可以将皮肤细胞转化为iPS细胞的成功率提高至10％左右，大约是原有转化率的百倍。研究证明，p53是调控细胞程序重排的关键因子，它关系到转化效率的高低。DNA芯片的分析结果发现，在小鼠和人的成纤维细胞中有34个与p53调节有关的基因，对这些基因的功能分析表明，阻断p53—p21通路不仅提高了iPS细胞的转化效率，也降低了iPS

的致癌性。更为重要的是，沉默p53基因不仅可用于病毒载体诱导技术，而且对质粒或是蛋白诱导转化的技术也同样可行。

2. 协同作用

北京大学邓宏魁教授在诱导人iPS细胞时，筛选了一系列的相关基因，发现p53基因的干涉小RNA和基因的导入可以协同作用，将iPS细胞的诱导效率提高近100倍，即使不用原癌基因c-Myc，也能高效、稳定地诱导人iPS细胞的形成。

3. 脂肪干细胞的诱导

斯坦福大学研究人员Sun等l5州发现，与皮肤成纤维细胞相比，脂肪干细胞(Humanadipose stem

cells，hASCs)更容易被诱导为iPS细胞，且产生的iPS细胞安全性更高。他们发现，在脂肪干细胞和皮肤成纤维细胞中分别加人能够编码4种转录因子的基因后，约有万分之一的皮肤成纤维细胞转变为iPS细胞，而转变为iPS细胞的脂肪干细胞比例达到2％。，是前者的20倍。诱导iPS细胞涉及的4种转录因子(Oct4、Sox2、Klf4和c—Myc)在皮肤成纤维细胞中基本不表达或表达水平很低。脂肪干细胞内两种转录因子的表达水平高于皮肤成纤维细胞，这表明，在初始状态下，脂肪干细胞更容易被诱导。利用脂肪干细胞诱导的iPS细胞能够分化成人体内的神经细胞、肌肉细胞以及肠上皮细胞等。此外，利用脂肪干细胞培养iPS细胞不需要饲养细胞，这无疑提高了其安全性。因hASCs为iPS细胞提供了更好的体细胞来源，将来当iPS细胞应用于临床治疗时，可选择适当的供体细胞种类，既保证了较高的诱导效率也提高iPS细胞的安全性。

4. iPS细胞诱导的氧环境

培养环境的氧浓度对iPS细胞的诱导效率也有影响。Yamanaka等人发现机体内的干细胞总是集中于氧气相对少的地方，于是，他们在利用人体皮肤细胞培养iPS细胞时把培养环境的氧浓度从通常的21％降到5％，发现iPS细胞的生成效率可提高到原来的2．5倍至4．2倍。但如果进一步降低氧浓度到1％，就会适得其反导致部分细胞死亡。诱导鼠的皮肤细胞时同样也验证了5％的氧浓度是最合适的。因此，他们认为，通过降低培养环境的氧浓度，并且使用细胞癌变可能性较小的培养方法，就可高效地获取更高品质的iPS细胞。2009年10月，美国斯克里普斯研究所丁盛博士领导的研究小组

将焦点集中在了可生成结缔组织的成纤维细胞生成的自然过程一间质一上皮细胞转化的研究上，他们发现两种化学物质的组合，在促进成纤维细胞转化成干细胞方面的效用最高，比传统方法的效率高100倍。随后，研究人员又锁定了一种名为Thiazovivi的新型化合物，可提高效率200倍，同时将转化周期由原来的4周缩短到2周

。

5. 添加物的作用

2009年12月，中国科学院广州生物医药与健康研究院裴端卿带领的研究小组另辟蹊径，将研究方向放到细胞外环境一培养基成分上，通过在培养过程中添加维生素C可使iPS诱导效率提高10倍，并通过老鼠和人细胞实验发现，培养时添加维生素C可促进相关基因表达推动体细胞进入重编程状态。他们用缜密的实验设计证明了外因在iPS中具有重要作用。此外，美国哈佛大学研究人员还发现，添加特殊的化合物可将体细胞诱导iPS的效率提高100多倍

。在诱导过程中，他们使用了4种遗传基因，同时加入了7种包括可阻碍特定蛋白质合成的化合物，结果显示，没有添加化合物时，遗传基因的导入效率为0．01％～0.05％，而加入了一种叫“巴尔普罗酸”的蛋白质合成阻碍剂之后，导人效率竞升至9．6％～14％。同时，最新的报道也发现，丁酸盐处理可以显著提高人iPS诱导效率。

IPS细胞安全吗

从你身体上取下一个普通的皮肤细胞，然后您需要什么？是一个年轻强健的心脏，还是新鲜奔腾的血液，或者为保持智慧换换大脑里已经退化的神经元？自从1年多前科学家推开诱导多功能干细胞（ｉＰＳ细胞）研究的大门后，日新月异的发展似乎正在把人们引向这样一个神奇世界。3月伊始，诱导多功能干细胞研究便相继迎来了两项重大突破。IPS细胞研究两大突破1日，英国和加拿大科学家在《自然》杂志网站上报告说，他们发现了不借助病毒、安全将普通皮肤细胞转化为ｉＰＳ细胞的方法。研究人员利用一种基因“转位子”，即ＤＮＡ中一段可以移动的基因序列，来替代病毒作为运输所需基因的载体。研究人员在老鼠和人类的皮肤细胞上使用了这项技术，并且发现，重新编程的iPS细胞和胚胎干细胞的表现一样。将这些iPS细胞暴露于合适的化学物质和蛋白质中，可以将其变成大脑神经、胰岛素、胰腺细胞、骨头、软骨或其他组织。更重要的是，由于转化过程不再需要借助病毒，临床应用的风险大大减小。6日，美国科学家在最新一期《细胞》杂志上发表研究报告说，他们可以将ｉＰＳ细胞中因转化需要而植入的有害基因移除，且保证由此获得的神经元细胞的基本功能不受影响。科学家利用病毒将“ｃ－Ｍｙｃ”等4个基因植入人类皮肤细胞，将其转化为诱导多功能干细胞。与此同时，他们使用一种基因编码技术，使得在基因序列中，外来基因的两端留存有特殊标志。转化完成后，他们再用一种名为“Ｃｒｅ”的酶识别这种标志，以此找到外来基因并将其移除。外来基因被移除后的诱导多功能干细胞仍然具备和其他干细胞类似的基本功能，但却避免了“ｃ－Ｍｙｃ”等外来基因可能带来的癌变风险和其他潜在风险。向临床应用迈出重要一步干细胞是人体内可以转化为各种器官和组织的细胞，过去一直只能从胚胎中获得。2007年11月，美国和日本科学家分别宣布独立发现将普通皮肤细胞转化为干细胞的方法，这样得到的干细胞称为诱导多功能干细胞，又名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。之后，ｉＰＳ细胞研究迅猛发展，研究成果层出不穷。2008年4月，美国加利福尼亚大学科学家报告说，他们将实验鼠皮肤细胞改造成ｉＰＳ细胞，然后成功使其分化成心肌细胞、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宣布，成功利用人类皮肤细胞制成的ｉＰＳ细胞培育出血小板，而且从技术上说用ｉＰＳ细胞培育人类红细胞和白细胞都是可能的；紧接着，日本庆应大学科学家又宣布，成功用实验鼠的ｉＰＳ细胞培育出鼠角膜上皮细胞……不过，今年3月以前公布的大多数获得ｉＰＳ细胞的方法，都需要利用病毒将4种基因植入皮肤细胞，以此促使细胞转变。不论是作为载体的病毒，还是植入的基因，都具有致癌等风险，从而大大限制了ｉＰＳ细胞的临床应用前景。因此，3月初相继而来的两项突破，对于ｉＰＳ细胞的临床应用来说则具有突破性的意义：两者一个绕开了危险的病毒载体，另一个则可以将植入的基因“用完”后剔除干净，避免外来基因带来的各种风险。人们完全可以期待，在一系列危险和潜在危险被一一规避后，尚处在实验室阶段的ｉＰＳ细胞研究，很快将能应用于人类疾病的临床治疗。（新华社）

如何让皮肤细胞变身干细胞？

“基因剪刀”CRISPR技术，可以让皮肤细胞变身干细胞！

据美国每日科学网站近日消息，美国格莱斯顿研究所科学家首次借助“基因剪刀”CRISPR技术，激活细胞内的单个基因，将老鼠的皮肤细胞变成了诱导多能干细胞（iPSCs）。新方法不仅有助于科学家更方便地获得重要的细胞，也能进一步了解细胞的重编程过程。

诱导多能干细胞是对成熟细胞重编程得到的，像胚胎干细胞一样具备分化成多种细胞的潜力，可用于修复受损的组织和器官。CRISPR基因编辑技术能精确查找一串代码在基因组中的位置，进行删除或修改。

每个细胞都拥有生物的全套基因组，其具体身份和功能取决于哪些基因处于工作状态。比如，在皮肤细胞里，与皮肤功能相关的基因打开，其他基因关闭。要把它变成干细胞，就要关闭皮肤相关基因，打开与干细胞功能相关的基因。

iPS细胞是什么？有什么用？

什么是iPS细胞\r\n首先，之前这条回答是不准确的。iPSCs是指诱导多能干细胞，指体细胞经导入多能遗传基因及其他诱导因子的作用下进行基因的重新编排，从而得到的具有多能分化潜能的干细胞。因发现这一机制而获2012年诺奖的山中伸弥采用的是鸡尾酒法，即oct4，c-myc，sox2，klf4四种诱导因子。而经过多年的发展，iPS技术也成为分子生物学领域的一个主流研究方向，各地的顶尖实验室和团队分别采用了各自的诱导方法，在采用的诱导因子、诱导方式、诱导成功率、细胞纯度等方面形成各自特点。iPS细胞诱导技术经过多年发展，其诱导成功率已经得到很大提高。\r\niPS细胞的作用\r\niPS诱导多能干细胞的发现给再生医学领域带来新的方向，极大推动了人造器官、对于疾病病理研究、各种疾病的治疗等方面的科研进展。iPS多能干细胞诱导技术的发现和发展，意味着所有成年人都可以获得自体细胞，并利用自体细胞的复制、分化和诱导，补充、修复甚至再造人体受损器官和组织。\r\n通过人体皮肤、脂肪等组织提取体细胞，体外诱导成多能干细胞，再将iPS诱导的多能干细胞诱导成具有特定功能的脂肪干细胞、神经干细胞、造血干细胞等专能干细胞进行相应的临床应用。比如外周血单核细胞PBMC、免疫细胞NK、CIK、间充质干细胞MSC、成纤维细胞、前脂肪细胞等在血液疾病的治疗、细胞免疫治疗、亚健康调节、免疫力提升、抗衰美容等方面各有功用。

小保方晴子的成果简介

在哈佛大学医学院学习期间，小保方晴子产生了“STAP”细胞的设想。哺乳动物的细胞特化使得细胞个体得以行使各种不同的功能，从一个已分化的细胞类型向另一类型转变的过程被认为是非常罕见的。但小保方晴子认为，通过令高度分化的体细胞接受外来刺激，可以使细胞回到类似于“干细胞”的状态，研究人员将这一细胞称为“刺激触发性多能性获得细胞”，英文名Stimulus-Triggered Acquisition of Pluripotency cells，缩写为STAP细胞。

2009年8月，小保方晴子开始写作第一篇关于STAP细胞方面的论文，于2010年春季向科学杂志《自然》投稿。但“不可能存在动物细胞接受外来刺激而获得多能性”在细胞学界是一条常识，这一论文未获通过。同在Charles Vacanti教授研究室工作的及论文合著者哈佛大学准教授小岛宏司评价道“此后的2-3年她（小保方晴子）内心真的很痛苦”。

2011年3月，日本理化学研究所的研究团队主任若山照彦（后任山梨大学教授）听闻此事后，表示愿意伸出援手，于是小保方晴子加入若山照彦研究团队，就任理化学研究所客座研究员。

研究表明，细胞类型的转换能够利用“细胞重编程”实现——通过在特定条件下引入某些转录因子，研究者可以改变细胞的特化程度。2006年，日本的山中伸弥团队通过调控4种转录因子获得了诱导性多能干细胞（iPSCs），因此获颁2012年诺贝尔生理学奖，2013年，北京大学生命科学学院邓宏魁教授和赵扬博士带领的研究团队发现了化学诱导多能干细胞（CiPSCs） ，全球的干细胞研究也开始步入新的时代。

小保方晴子和同事通过荧光蛋白监测细胞的多能性，如果目标细胞展现出与多能性相关的基因表达，他们就可以检测到绿色荧光。研究者对不同环境压迫条件下的白细胞进行了检测，发现短期暴露在低pH溶液中的白细胞，有部分激活了多能性标记。研究者将这些细胞收集起来，发现它们具备早期胚胎的基因标记——即所谓“刺激触发的多能性获得”（STAP） 。

最初，研究团队尝试用酸性溶液刺激来寻找STAP细胞，但都以失败告终，但是他们并没有放弃，继续尝试刺激方法，最终在2011年年底从接受刺激的实验鼠中寻找到了一个标示绿色荧光的多能性细胞的亮点。

此后，研究小组将出生不久的实验鼠的淋巴球在弱酸性溶液中浸泡30分钟左右后，进行了培植，获得了持久拥有可以演变为各种细胞能力的遗传基因被激活的结果。研究人员将这一细胞放入实验鼠体内，并确认到该细胞演变为皮肤和肌肉等各种细胞 。

2014年1月29日，日本理化学研究所召开记者招待会，宣称小保方晴子所在的研究团队成功发现了近似于iPS细胞的新万能细胞STAP细胞的研究成果。这一成果分别以一篇论文 和一篇来信 的方式发表于《自然》杂志（Nature 505，641–647页和676- 680页，2014年1月30日号）上。两篇论文的第一作者都是小保方晴子、通讯作者为查尔斯·维坎提，若山照彦教授与小保方晴子在理化所的同事笹井芳树和丹羽仁史也是两篇论文的共同作者。

第一篇论文主要报道了STAP (stimulus-triggered acquisition of pluripotency, 刺激触发的多能性获得) 这个现象的发现，即亚致死量的外界刺激，例如弱酸环境，可以将哺乳动物的体细胞重编程为多能细胞 (pluripotent cells)，并报道了如何从STAP细胞中分离可扩增的多能细胞株 。第二篇论文着重报告利用STAP获得的多能细胞可以与胚胎干细胞 (embryonic stem, ES) 形成嵌合体，并且对胚胎和胎盘等组织发育有贡献 。

一直以来，“万能细胞”以iPS细胞为代表，它是通过向皮肤等细胞中导入遗传基因而制成的。此次新诞生的万能细胞通过外部刺激这一更加简单的方法就能短时间的生成，因此受到各方关注。

小保方晴子认为，与iPS细胞等技术不同，这项创新技术的亮点是，仅仅通过改变外部环境，给予细胞刺激，就能使细胞发生变化。同时她还认为，这项技术应该能在再生医疗和免疫研究等领域作出贡献。研究小组决定，将继续开展研究，以便查明这项新技术能否也应用于人体细胞。

两篇论文一发表立即引起轰动。英国伦敦大学教授Chris Mason评价认为，这是日本科学家对于万能细胞制作方法的一次重要改写，山中伸弥用四个基因控制产生人工多能性干细胞(iPS细胞)，STAP细胞用酸性溶液培养即可完成，方法更为简易；分化的细胞可以通过物理刺激重编程为胚胎类似的状态，并且使用了...by a simple procedure（简单易行的措施） 来描述小保方等人提出的方法 。山中伸弥此时已任京都大学iPS细胞研究所主任，他对此发现评价，作为日本的一位年轻学者就有如此重大发现，真是从内心感到骄傲。STAP细胞也很有可能突破iPS细胞很难在体内脏器再生的瓶颈。

同时，小保方的论文摘要也强调，重编程的过程，既不需要核转移，也不需要遗传操作。而核转移和遗传操作的理念，正好分别是2012年诺奖获得者John Gurdon和Shinya Yamanaka获奖的原因 。

太空中干细胞是怎么化成心肌细胞的

诱导多功能干细胞（induced pluripotent stem cells，iPSCs）可以在适当条件下定向诱导分化为特定细胞用于疾病治疗，其特定的诱导条件对分化产生的细胞类型、纯度、活性等都有极大影响。目前，人们对诱导iPSCs形成特定功能细胞的条件依然不是十分清楚。

近日，来自来自军事医学科学院、清华大学和中国科学院上海技术物理研究所的研究人员合作研究发现在航行环境下生长的小鼠iPSCs分化成为心肌细胞的速度比生长在地球重力环境条件下的相同细胞的速度更快，相关研究成果发表在Stem Cells and Development期刊上。该研究利用了天舟一号航空飞船模拟航行环境，制作了一个生物反应器用于细胞培养，对细胞进行GFP荧光标记，其荧光强度可以反映干细胞的分化情况，最后通过实时成像技术进行数据分析。结果发现，太空中的iPSCs可以更快地分化成心肌细胞，且可以维持10天。这是人们首次对iPSCs在太空中分化为心肌细胞进行的实时观察，为iPSCs在太空中分化产生心肌细胞提供了重要信息，或将帮助实现在太空中进行个性化心肌组织生产和药物测试。