ipsc与间充质干细胞的优劣势（ips细胞和间充质干细胞）

本文的目的是仔细研究ipsc与间充质干细胞的优劣势和ips细胞和间充质干细胞这两个概念，帮助你理解它们之间的关系。

基因编辑iPSC细胞——打开研究各类疾病的新大门

对于许多严重的疾病，例如心力衰竭、晚期糖尿病、血友病、骨髓瘤、末期肝硬化等，目前还未能研发出完全治愈这些疾病的药物，最有效的方法是异体移植。但是由于供体有限以及自体免疫排斥反应的风险，科学家们苦心专研，尝试寻找除异体移植外，更高效、安全的治疗方法。诱导型多能干细胞(induced pluripotent stem cells,iPSC)可以来源于受体本身的体细胞，排除了免疫排斥反应的风险，且具有不断自我更新和多向分化潜能，iPS细胞来源的心肌细胞、肝细胞、神经细胞、T细胞、造血干细胞和胰岛细胞的移植治疗能够有效解决许多医学难题。  通过CRISPR/Cas9的方法，将模拟疾病发生的突变引入iPSC，或修复iPSC疾病模型中的突变, 再分化得到所需要的细胞进行研究或治疗，是目前iPSC研究的大热门。

由于iPSC不像普通肿瘤细胞系那样具有总染色体异常和异常强烈的DNA损伤反应的特点，基因编辑在人类iPSC中成功率更低。但是由于CRISPR/Cas9具有效率高、易于构建和在人细胞中的毒性较低等优点，在iPSC基因编辑中备受青睐。

T细胞的数量和增殖困难是T细胞免疫治疗的主要障碍，通过使用具有“再生”能力的多能干细胞诱导分化成为具有抗原特异性的T细胞（T-iPSCs）可以克服这一障碍。严格的抗原特异性对于安全有效的T细胞免疫治疗是必不可少的，然而，人T-iPSC分化的CD8αβ细胞在CD4/CD8双阳性分化过程中，通过T细胞受体（TCR）α链的重排会失去抗原特异性。通过使用CRISPR/Cas9敲除T-iPSCs中重组酶基因（RAG2）阻止了这种额外的TCR重排。含有稳定的TCR的CD8αβ-T细胞在异种移植肿瘤模型能有效地抑制肿瘤生长。这些方法有助于安全有效的T细胞免疫治疗。（Minagawa, Atsutaka, et al.）

源井CRISPR-U™技术可以通过核转染法高效地将gRNA和Cas9转入iPSC细胞中，药筛完成后挑选单克隆培养。选择不同的克隆分别进行靶位点扩增及测序验证，筛选出基因敲除的阳性克隆。

阿尔茨海默病（Alzheimer's disease，AD）是一种进行性和不可逆转的神经退行性疾病，可导致神经细胞变性和脑萎缩，被认为是最常见的痴呆形式。PSEN1基因A79V突变可引起阿尔茨海默症，通过研究此突变对细胞表型的影响，可帮助研究者深入研究此疾病的病理，从而开发出更有效的治疗方法。研究者将阿尔茨海默症患者的体细胞诱导为多能干细胞（iPSC），然后通过用野生型序列替换点突变序列，修正突变的基因。通过研究患者的iPSC和修正后的iPSC，可以得知该突变对细胞表型的影响，从而深入研究该突变的病理性作用。 CRISPR-U™可以通过使用核转染法高效地将gRNA载体（含Cas9）和Donor共转入细胞中，gRNA和Cas9复合物造成靶位点DNA双链断裂后，iPSC细胞以外源携带野生型序列的Donor作为模板进行同源重组修复（HDR），将目标序列重组到基因组点突变的靶位点上。（Pires, C., et al.）

目前治疗血友病最普遍的方法是替代疗法，但这种方法有病毒感染的风险，且是一种需要终生持续治疗的方法。只有基因治疗才能从根本上治愈血友病，CRISPR/Cas9系统可用于血友病的基因治疗。细胞中凝血因子8和9（F8和F9）突变是引起血友病的主要原因。之前就有研究表明F9是更有效的基因治疗目标。通过构建以AAVS1位点为靶点的AAVS1-Cas9-sgRNA质粒和AAVS1-EF1α-F9 cDNA嘌呤霉素donor 载体，并将其导入iPSC中。将F9 cDNA插入AAVS1位点的iPSCs分化为肝细胞，在培养上清中成功检测到人因子IX（hFIX）抗原和活性。最后，通过脾脏注射将肝细胞移植到非肥胖糖尿病/严重联合免疫缺陷病（NOD/SCID）小鼠体内，从而起到治疗乙型血友病的作用。Lyu, Cuicui, et al.）

源井CRISPR-U™技术可以通过使用通过核转染法高效地将gRNA、Cas9和Donor共转入iPSC细胞中，进行药筛，药筛完成后挑选单克隆培养。选择不同的克隆分别进行靶位点扩增及测序，筛选出敲入纯合的阳性克隆。

人胚胎干细胞来源于早期胚胎而使其研究备受伦理争议，而且人胚胎干细胞来源的分化细胞进行异体移植时存在排斥反应，在一定程度上限制了其临床应用。iPSC可以诱导分化为不同种类的细胞用于科学研究。经过日积月累的研究开发，目前已经可以从患者组织（如成纤维细胞）或现有的iPSC中产生具有功能的、成熟的肝细胞、神经细胞、T细胞、心肌细胞、造血干细胞和胰岛细胞等。

干细胞冻存有哪些好处？

干细胞具有自我更新能力、高度增殖以及多向分化的潜能，是人类组织器官的起源细胞。当人体组织器官出现损伤和衰老时，医生们可以用与病变组织器官相对应的干细胞来进行修复，以达到治疗疾病和抗衰老的目的。因此，干细胞又被称为“万用细胞”，是再生医学的核心成分，具有巨大的医学和临床应用价值。



干细胞分类及其应用

干细胞有两种分类方法。一种是依据其主要功能分类，如多能的间充质干细胞以及专能的造血干细胞、神经干细胞、心脏干细胞等；另一种是按所处发育阶段分类，分为胚胎干细胞、围产干细胞和成体干细胞三类。

胚胎干细胞可以向所有组织细胞分化，但不加控制便会在体内形成畸胎瘤，因此不能直接体内应用，需将其分化成多能或专能干细胞后才可使用。这包括诱导多能干细胞（iPSC），日本学者山中申弥因iPSC的研究获2012年诺贝尔生理学或医学奖，自此日本政府将其项目列为“新经济成长战略”的重要支柱而大力支持。然而，山中申弥也承认，iPSC应用于临床有风险。国内外许多实验室发现iPSC在培养过程中基因太不稳定，基因异常的细胞过多，有些实验室因此终止了iPSC研究。

围产干细胞指的是胎儿在母体内发育成长所必需的附属器官——脐带、胎盘组织中的干细胞。围产干细胞的增殖分化能力较胚胎干细胞弱、比成体干细胞强，可以向绝大多数组织细胞分化，但围产干细胞不会形成畸胎瘤，动物和人体试验已证明是安全的。围产干细胞来源丰富、增殖分化功能强、临床使用安全，目前看来是最具临床应用前景的干细胞。

成体干细胞来源于人体体内组织中的干细胞，应用最广的是骨髓和脂肪来源的干细胞。如公众所熟悉的骨髓造血干细胞移植，至今已有半个多世纪的临床应用历史，已成为难治性恶性血液病和再生障碍性贫血治疗的最终选项。除造血干细胞外，成体组织还有许多其他干细胞，如牙髓干细胞、毛囊干细胞、皮肤干细胞、角膜干细胞等。成体干细胞因需从人体中抽取，一般用于个体化治疗。

围产期干细胞

干细胞是一种珍贵的生命资源，在医疗研究领域有着巨大的前景，随着干细胞研究的发展，预先储存干细胞，就像有了一个健康银行，未来能为每个家庭带来健康保障和希望。目前，非常流行的一种健康保险就是储存新生儿干细胞，也就是围产期干细胞。

科学家和研究人员认为，临床前应用最多且无明显伦理障碍的治疗用干细胞，主要来自胎盘、脐带组织和脐带血。新生儿干细胞是宝贵的生命资源，也是目前用于干细胞治疗的理想种子细胞。

脐带间充质干细胞

脐带间充质干细胞是指存在于新生儿脐带组织中的一种多功能干细胞，它能分化成多种组织细胞，具有广阔的临床应用前景。据美国国立卫生研究院（NIH）临床试验的数据信息库、美国国家生物技术信息中心及国内相关研究资料显示，目前可搜索到超过700项已经完成或正在进行的与间充质干细胞相关的临床研究，其中在中国进行的有150余项，130种既往药物治疗无效或者效果很小的疾病，有望通过脐带间充质干细胞进行治疗。

胎盘干细胞

胎盘干细胞和胎盘的其他细胞有一个控制免疫反应的作用。这给胎盘干细胞的应用提供了一个非常大的发展空间：一是胎盘干细胞可以直接服务于母亲和小孩;二是由于胎盘干细胞的免疫原性非常弱和免疫调控作用，它甚至可以惠及家族成员。胎盘干细胞的应用近年来逐渐成为科学研究的“新宠”，成为干细胞行业发展的趋势。在美国国立卫生研究院的最大临床试验注册库ClinicalTrials.gov网站上，胎盘干细胞的临床实验已有22项，主要集中在北美，其中中国境内有四项。从论文的数量发表，中国在干细胞领域紧随美国，排名第二。在骨髓、脐带和胎盘来源的MSC论文发表超出美国。至2014年8月15日全球关于胎盘干细胞的论文发表数量有518篇，发表治疗相关的疾病包括：重型再生障碍性贫血、骨髓增生异常综合征、白血病等恶性或非恶性血液疾病，还有二型糖尿病、特发性肺纤维化、强直性脊柱炎、溃疡性结肠炎等非血液系统疾病。

富含干细胞的脐带、胎盘等围产期组织的采集最佳时机是在您的宝宝娩出、胎盘脐带和胎儿完全分离后进行的。这一过程非常简单，不需要进行麻醉，无痛、无副作用，只需几分钟，在大多数妇产医院中皆可完成。取样人员是受过专门训练的助产医生或护士，因此取样过程不会对产妇分娩过程和胎儿产生任何不良影响。

作为一种宝贵的生命资源，每个家庭对围产干细胞都有现实或未来的需求。然而，公众对此了解还不多。我国每年有1500万新生儿，而目前全国每年能保存脐带或胎盘干细胞的家庭不超过20万，绝大多数的胎盘脐带都被丢弃。

专家呼吁：围产期干细胞是新生儿赐予人类的一份厚礼，爸爸妈妈们一定不能辜负。储存干细胞，可为宝宝和家人的健康保驾护航！

抗衰老的药

衰老是一个必然的自然规律，迄今为止，还没有一种药物被用于抗衰老并延长寿命。要想延缓衰老，最根本的是营养均衡，注意运动，作息规律，心情舒畅，具有良好的生活习惯，并且定期做好体检。未来有可能有抗衰老的药物上市，近年科学家发现某些具有抗衰老作用的药物，如某些食物中的微量营养元素烟酰胺核糖核苷、已经用了很多年的降糖药二甲双胍、抗肿瘤药达沙替尼、免疫抑制药雷帕霉素等。不过这些药物对寿命的影响还没有十分确定的结论，还没有被批准用于延长寿命。

另外还有此中药有这样功能:

一、提高性机能，改善生理代谢的中药。有人参、何首乌、枸杞子、地黄、鹿茸、胎盘，刺五加等，这类药物可提高老人的性机能，改善全身代谢。

二、抗老保健作用的微量元素中的药物，有人参、白术、黄芪、山药，鹿茸、当归、泽泻、蜂蜜，此类药物中含有大量对老人有益的微量元素，有较好的抗老防衰的作用。

三、增进智能的中药，有何首乌、菟丝子、五加皮、杜仲、枸杞子等，此类药物有填精补髓、充脑的作用，可改善脑功能。

四、养血补脑的中药，有人参、山药、灵芝、大枣、龙眼肉，既可补脑又能去淤，核桃肉、天门冬、酸枣仁儿等，既补肾又抗衰老，是健脑的良药。

ipsc的生物学特性是什么

ipsc干细胞自我更新的特性使其可在合适的体外培养条件下不断增殖；多向分化潜能表明干细胞可经诱导分化成各种类型的体细胞。

关注。脊髓类损伤案例? 怎样治疗?

脊髓损伤是脊柱外科一种常见的创伤性疾病，导致神经元死亡、功能性运动和感觉丧失，通常会引起损伤面以下躯体感觉与功能的严重障碍，丧失生活自理能力。脊髓损伤具有发病率高、治愈率低、致残率高、并发症多的特点，不仅给个人也给社会带来沉重的经济负担。

目前，对于脊髓损伤的治疗手段主要有手术治疗、药物治疗、细胞移植等。随着医疗技术的进步，脊髓损伤的临床治疗取得了一定的进展，患者的神经功能得到了一定的恢复，但是仍然只有不到1%的患者神经功能可以完全恢复。因此，如何促进脊髓损伤后神经功能的修复成为临床和科研领域的难题。

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随着社会的进步和科学水平的提高，干细胞治疗为脊髓损伤的康复带来新思路。干细胞移植可以在实验上修复脊髓损伤，促进神经营养因子和抗炎症细胞因子的数量，促进神经组织再生和血管形成[1]。

脊髓再生是一个受多因素制约的复杂过程，干细胞在治疗脊髓损伤方面表现出了很多突出的优点。目前，用于治疗脊髓损伤的干细胞主要包括神经干细胞、胚胎干细胞和间充质干细胞、诱导多能干细胞等。

iPSC衍生的神经祖细胞治疗脊髓损伤

对于脊髓损伤的治疗，移植人类诱导多能干细胞衍生的神经祖细胞在中度损伤的动物模型中具有安全性和有效[2]。

《科学报告》（Scientific Reports）杂志上的文章显示[3]，美国加州大学圣迭戈分校的研究人员探讨了多能干细胞治疗严重脊髓损伤的新方法，他们特别关注了组织型纤溶酶原激活剂（tPA）的神经保护功能和生长因子活性[4-6]。

根据报道，通过用蛋白水解无活性的tPA预处理的多能干细胞的移植，可以在严重脊髓损伤的大鼠模型中促进运动功能的改善。

作者发现，经过预处理的多能干细胞在脊髓损伤一周后移植到免疫缺陷大鼠中后，能够存活并分化。大鼠在受伤后一天之内表现出完全的后肢瘫痪，然而，通过预处理的多能干细胞移植促进了运动功能的显着改善和肌肉萎缩的减少，且没有加剧疼痛反应。

这项研究结果表明，通过预处理的多能干细胞对于治疗脊髓损伤具有良好的治疗效果。

神经干细胞治疗脊髓损伤

神经干细胞是一类能够向神经谱系定向分化的多能干细胞，具备自我更新能力并可以在体外扩增培养。

在2011年，美国加利福尼亚州的研究者率先将神经干细胞移植疗法用于脊髓损伤临床试验[7]。研究结果显示，接受神经干细胞移植治疗的7例完全性脊髓损伤患者中有4例患者的感觉功能基本恢复，接受神经干细胞移植治疗的5例不完全性脊髓损伤患者中有2例患者的感觉功能基本恢复。

在国内，郑州大学附属郑州市中心医院神经外科的研究团队为了探讨神经干细胞移植治疗脊髓损伤的效果，纳入的18例患者采用了神经干细胞移植治疗。该研究对所有患者的手术前、手术后神经功能的情况进行评价分析。临床结果显示，手术后共有17例患者的症状得到改善[8]。

另一项国内研究选取2013年12月至2015年1月期间收治的35例脊髓损伤患者为研究对象，应用脊髓探查和损伤局部神经干细胞移植结合的手术方法进行治疗。手术后6个月，患者的运动、痛觉和轻触觉等比手术前均有显著改善[9]。

上述的临床试验结果显示神经干细胞移植能够明显改变患者的感觉、运动、排汗等功能，使患者的神经功能得到明显的改善，有利于患者康复及生活质量的提高。

间充质干细胞治疗脊髓损伤

在脊髓损伤的临床研究中应用最广的是间充质干细胞。间充质干细胞修复脊髓损伤的机制可能在于其能够分泌神经营养因子，促进血管再生，抑制炎症反应，并产生旁分泌效应促进宿主细胞的神经保护作用。

在国际上，研究者报道了间充质干细胞治疗2例慢性脊髓损伤的初步临床结果[10]， 1例19岁男性截瘫患者和另1例21岁女性四肢瘫患者，接受治疗6个月后运动平面和感觉平面都有所恢复。

2012年，有研究者从10个脊髓损伤患者的髂骨中获得间充质干细胞，经过培养后直接注射到患者的损伤部位，6个月后发现有3个患者的活动能力及电生理表现都有改善，说明自体间充质干细胞移植对治疗脊髓损伤有效[11]。

在国内，2013年研究者将患者自体间充质干细胞移植到完全性、慢性的颈段脊髓损伤部位。在40例受试者中，试验组患者的功能相比对照组明显恢复，且在随访的6个月中无肿瘤发生迹象[12]。

围产组织是间充质干细胞的丰富来源。近年来，围产期间充质干细胞在脊髓损伤的治疗研究中取得了一定的疗效。能够明显改变脊髓损伤患者的症状，有利于患者康复及生活质量的提高。

在2005年国际上就有研究团队将围产期间充质干细胞移植到脊髓受损的37岁患者脊髓损伤区，细胞移植41天后，患者运动和感觉功能明显改善，1年后随访发现脐带间充质干细胞移植治疗脊髓损伤是安全的[13]。

2011年，国内学者给22例脊髓损伤患者鞘内注射围产期间充质干细胞，治疗后1个月，患者的痛觉、触觉、运动、日常生活活动能力评分均较治疗前有明显升高[14]。同样，2013年的报道也显示，国内研究团队将围产期间充质干细胞通过鞘内或脑室注射的方式移植到25例脊髓损伤患者体内，患者自主神经和躯体感觉在术后12个月有不同程度的恢复[15]。

另外，2016年国内研究者将围产期间充质干细胞注射到28例脊髓损伤患者的脊髓损伤区，同时结合运动功能训练，发现围产期间充质干细胞治疗无严重不良反应发生，15例患者的运动功能得到有效改善，12例患者部分改善[16]。

展望

干细胞疗法只是研究人员为改进每年全球约500,000例脊髓损伤的治疗方法而进行的众多测试之一，干细胞治疗已经在重新构筑损伤脊髓的功能恢复方面展现出了巨大的潜力。虽然，临床研究与转化才刚刚起步，相信在广大学者的不懈努力下，干细胞有可能在脊髓损伤治疗这一世界医学难题中发挥重要作用，为广大脊髓损伤患者带来福音。

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）

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