IPS细胞或诱导多能干细胞常见问题

 

 什么是iPS细胞或诱导多能干细胞(iPSC)?

诱导多能干细胞iPS细胞iPSC)是可通过遗传重编程或‘强制’引入重编程基因(Oct4、Sox2、Klf4和c-Myc)从皮肤纤维母细胞或外周血单个核细胞(PBMC)等成体细胞中生成的一种多能干细胞类型。


 诱导多能干(iPS)细胞是如何产生的?

2006年,山中伸弥通过把4个转录因子(Oct4、Sox2、Klf4和c-Myc)引入小鼠胚胎或皮肤纤维母细胞,从而从小鼠胚胎成纤维细胞(MEFs)和皮肤成纤维细胞中产生了首个iPS细胞——类似鼠类ES(胚胎干)细胞系。另一组研究人员确定了另外两个基因,即Nanog和Lin28,可作为Klf4以及c-Myc的替代物进行人类细胞重编程。重编程基因可能来自各种来源,包括神经元祖细胞,角质形成细胞,肝细胞,B细胞和小鼠尾尖、肾脏、肌肉和肾上腺的成纤维细胞。两种细胞的融合可以将特定的细胞类型从一个谱系转变为另一个谱系。这些新发育的细胞通过表达ES细胞特异性基因,具有与母细胞相似的形态和生长特性。重编程iPS细胞技术的成功取决于细胞系的来源。据报道,从皮肤活检中提取的人类角化细胞重新编程成多能性细胞的频率和速度比成纤维细胞要高得多。最近,包括RNA仙台病毒和基于RNA的重编程方法在内的非整合重编程方法开始常见。


 iPS细胞相对于胚胎干细胞有哪些优势?

iPS细胞的优势在于它们不是来源于人类胚胎,这是这个领域的伦理关注点。通过去除生物伦理问题,科学家们更有可能获得更多的联邦资助和支持。iPS细胞技术的另一个重大益处是能够使用CRISPR/Cas9基因编辑创建同基因对照细胞系,这些基因编辑是针对疾病表型进行基因定制的。


 iPS细胞用于人类有哪些风险?

用于生成iPSC的逆转录病毒与癌症相关,因为它们可能将DNA插入细胞基因组的任何位置,这可能会触发致癌基因的表达。与iPS细胞技术应用于人类相关的另一个风险是,作为重编程所用基因之一的c-Myc是一种已知的致癌基因,其过度表达也可能导致癌症。此外,在某些非分裂细胞类型如PBMC或老年皮肤成纤维细胞中,来自成纤维细胞的人类iPS细胞的成功重编程率相当低(小于0.02%)。


 iPS细胞如何与ES细胞相似?

 iPS细胞在形态、畸胎瘤形成、增殖、多能性标记的表达、长端粒区、胚状体和活嵌合体的生成以及它们沿特定谱系分化的能力等方面与ES细胞相似。它们还可表达干细胞表面标记和表征ES细胞的基因,如Oct4、Sox2、TRA-1-60、TRA-1-81、SSEA-3、SSEA-4和Nanog。


 iPS细胞技术是否消除了胚胎干细胞研究的必要?

最近的进展并没有消除ES细胞研究需要,因为目前还不十分清楚iPS细胞是否与胚胎干细胞有很大不同。要将干细胞研究推向临床实现,有必要对该领域的所有方面进行调查,如用于细胞替代疗法的最有效干细胞。


 什么是疾病特异性iPS细胞?

疾病特异性iPS细胞是由具有遗传疾病的受试者产生的iPS细胞。这些细胞由无法治疗的疾病患者产生,可用于体外研究各种疾病的病理生理学,使药物研发成为可能。iPS细胞技术的另一个重大益处是能够使用CRISPR/Cas9基因编辑创建同基因对照细胞系,这些细胞系是根据患者或疾病表型进行基因定制的。


 哪里可以获得人类iPS细胞?

欧洲诱导多能干细胞库(EBiSC)收集了一系列高质量的人类iPS细胞,可供研究人员用于疾病建模和其他形式的干细胞研究。这些细胞最初收集自代表特定疾病背景和健康对照的各个捐赠者。EBiSC寄存者已经建立了许多收集、扩增和表征人类iPS细胞系的常规程序。干细胞库包括来源于神经退行性疾病(阿尔茨海默病、帕金森病、痴呆、运动神经元病(ALS)-和亨廷顿病)、眼部和心脏疾病的iPSC细胞系,以及来自健康对照捐赠者的用于年龄和性别匹配的细胞系。


 iPS细胞如何在培养基中生长?

体外扩增人类iPSC并使其接受细胞类型特异性分化方案的能力对于生成来自患者的用于基础干细胞研究和药物发现应用的“培养皿中的疾病”细胞模型至关重要。欧洲诱导多能干细胞库(EBiSC)已经建立了关于如何解冻、培养和冷冻保存人诱导多能干细胞(iPSCs)的标准化iPSC方案。人类诱导多能干细胞(iPSC)系不同于任何其他已建立的细胞系。如果您不熟悉如何培养iPSC,请务必仔细阅读以下说明。最近,3D细胞培养类器官模型利用iPS细胞在体外更精确地模拟了许多器官系统。