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万能细胞--iPS细胞最新动态

发布时间 / 2015-03-03 / 4400

什么是iPS细胞

   诱导多能干细胞(induced pluripotent stem cells, iPS cells)最初是日本科学家山中伸弥(Shinya Yamanaka)于2006年利用病毒载体将四个转录因子(Oct4, Sox2, Klf4 和c-Myc)的组合转入分化的体细胞中,使其重编程而得到的类似胚胎干细胞的一种细胞类型。随后世界各地不同科学家陆续发现其它方法同样也可以制造这种细胞。
   2012年10月8日,John B. Gurdon 与 Shinya Yamanaka 因此获得诺贝尔生理学和医学奖。
   优点:
   与经典的胚胎干细胞技术和体细胞核移植技术不同,iPS技术不使用胚胎细胞或卵细胞,因此没有伦理学的问题。
   利用iPS技术可以用病人自己的体细胞制备专有的干细胞,所以不会有免疫排斥的问题。
   展望:
   由于iPS干细胞自身的安全性问题,到2012为止,iPS干细胞还无法应用于临床治疗,要得到安全实用的有临床应用价值的治疗型iPS干细胞,必须避免使用整合性病毒以及有致癌性的外源基因。根据iPS干细胞在短时间内取得的一系列突破,可以预见,iPS干细胞必将解决人类面临的各种疾患。但是还面临许多急待突破瓶颈和需要深入研究的领域:
   (1)研究iPS干细胞自我复制、增殖和分化等的调控机制及iPS干细胞体外定向诱导分化机制;
   (2)充分评价iPS干细胞临床应用的安全性;
   (3)建立无遗传修饰的iPS干细胞制备方法( 如仅利用蛋白或小分子化合物即将人的细胞重编程为iPS干细胞)。

日研发新iPS细胞制作技术 可用于糖尿病治疗
   日研发新iPS细胞制作技术 可用于糖尿病治疗日本京都大学一个研究小组最新发布的研究成果显示,他们利用人类诱导多功能干细胞(iPS细胞),制作了能发育成胰腺细胞的胰芽细胞,移植到实验鼠体内后,确认能正常发挥作用。未来有望利用这一技术开发糖尿病新疗法。
   研究小组利用iPS细胞培养胰芽细胞时,不是在培养皿中进行平面培养,而是让胰腺前驱细胞漂浮在培养液中,使其成为团块状,制作出如同胰腺在胎儿体内发育的环境,然后添加3种促进分化的蛋白质,最终团块中约40%的胰腺前驱细胞发育成胰芽细胞。
   研究人员将培育出的胰芽细胞移植给十几只实验鼠后,发现这些胰芽细胞形成了类似胎儿胰腺的组织结构,最终分化出能根据血糖值上升而分泌胰岛素的成熟胰腺β细胞。

日本用iPS细胞制成人工肝脏
   日本横滨国立大学的福田淳二副教授等研究者将血管细胞与iPS细胞一起培养,开发出了具备血管状微小结构的人工肝脏。这一人工肝脏可以生成肝脏特有的蛋白质,也具备代谢功能。进行肝功能检查发现,其功能相当于人体肝脏的十分之一左右。研究者希望让等待肝脏移植手术的患者使用该人工肝脏,计划以今后10年为目标投入实际应用。
   手掌大小的装置中注入了材料,里面血管细胞聚合成了几块,形成了9条类似血管的构造;在其周围围绕着毛细血管状的组织。
   利用人类iPS细胞(诱导性多功能干细胞)培养出肝脏细胞。将血管细胞与肝脏细胞共同培养,产生了可以像肝脏一样工作的人工肝脏。
   据称,将该装置作为人工肝脏进行肝功能检查发现,该装置可以像正常肝脏一样分泌蛋白质,并具备减少氨等功能。
   类似血管的构造是将载有血管细胞的容器插入材料,在插孔内侧会沾上血管细胞。然后加入人工肝脏的主干部分—由人类iPS细胞培养的细胞块,一起培养,最终制成了人工肝脏。
iPS细胞首次育成心脏组织细胞层
   京都大学山下润教授率领的研究小组日前宣布,他们利用人类诱导多功能干细胞(iPS细胞),首次成功培育出了由心肌和血管等数种细胞组成的心脏组织细胞层。这有望用于对心脏病患者进行再生医疗。
   研究小组在用iPS细胞培育心肌细胞时,分阶段加入血管内皮生长因子(VEGF)。结果,iPS细胞除了发育成心肌细胞外,还同时发育出了形成血管的血管内皮和血管壁细胞。
   接下来,研究小组用培养皿将这种细胞团块培育出了直径约1厘米的薄片状细胞层,再将三层细胞层重叠在一起移植给9只大鼠。这些大鼠的一部分心肌已经因心肌梗塞而失去功能,移植细胞层之后,有4只大鼠在移植的部位形成了血管,细胞层的一部分扎下根来,并改善了心肌功能。而且在移植两个月之后,也未发现培养iPS细胞时常见的癌变现象。
   研究小组指出,这是世界上首次利用iPS细胞培育出包括血管细胞在内的接近实物结构的心脏组织并形成细胞层。山下润认为:“上述技术显示了模仿心肌组织的细胞层对于改善心脏功能是有效的,只要有了血管,就可以通过血液将氧和营养全面输送给心肌,从而能顺利扎下根来。”

iPS细胞技术助探求自闭症个性化治疗
   自闭症有很多类型,科学家近年来一直在探求自闭症的个性化治疗。巴西和美国的科研人员最近利用iPS细胞技术,在自闭症个性化治疗上取得新进展。
   iPS细胞的全称是诱导性多能干细胞,科学家通过将某些转录因子导入动物或人的细胞,将其“逆转”到早期胚胎发育状态,让细胞重新获得分化成其他细胞的能力。
   巴西圣保罗大学和美国加州大学圣迭戈分校的研究人员在最新一期《分子精神病学》杂志上报告说,他们从一名8岁自闭症患者脱落的乳牙中分离出牙髓细胞,将其培养成iPS细胞,让iPS细胞在实验室中分化成神经元细胞。
   显微镜观察发现,与正常儿童的神经元细胞相比,这些神经元细胞的突触(神经信号进出的唯一通道)较少。研究人员随后发现,这个孩子体内一种名为TRPC6的基因异常,这个基因编码的蛋白质负责调控钙离子进出细胞。他们还通过动物实验证明,这个基因异常会导致实验鼠神经发育、形态和功能的异常。
   研究人员在实验室内用植物贯叶连翘中的成分“贯叶金丝桃素”对男孩儿的神经元细胞进行了治疗,贯叶金丝桃素有促进TRPC6基因的作用。令人惊喜的是,这些神经元细胞的外观和电活动都有显著改善。
   基于实验室研究,自闭症男孩儿服用了一个月的“贯叶金丝桃素”,其专注力有了很大改善。在服药前,如果让这名男孩儿“坐下来,画画”,他根本没有任何反应;一个月以后,男孩儿可以坐下来看着研究人员并把玩画纸。
   研究人员认为,这说明iPS细胞技术为探求自闭症的个性化治疗提供了新思路。从短期来看,可以考虑利用这种技术确定自闭症患儿的具体类型。

日本学者用iPS细胞修复引发肌肉萎缩症的基因
   据日本共同社2014年11月27日报道,日本京都大学助教堀田秋津(主攻干细胞基因工学)的研究小组在26日的美国科学杂志网络版上发表研究成果称,首次成功利用诱导多能干细胞(iPS细胞)修复了会引发肌肉萎缩症的遗传基因。
   由于iPS细胞能够在人体外重现疾病症状,因此研究小组使用了显示出肌肉萎缩症状的iPS细胞,修复了基因,使其不再制造导致发病的异常蛋白质。据介绍,该成果将有助于研发改善症状的新治疗方法。
   肌肉萎缩症中常见的Duchenne型的发病原因是:患者体内维持肌肉结构所必须的蛋白质dystrophin的合成因基因出现变异,导致合成反应中途停止,产生异常蛋白质,结果引起肌力减弱和肌肉萎缩。虽然人们对通过操控基因进行治疗寄予厚望,但仅修复成为病因的基因而不伤及其他基因十分困难。
   研究小组采集了Duchenne型患者的皮肤细胞,制成iPS细胞。该iPS细胞因部分基因缺失而无法生成dystrophin。研究小组通过可以辨识基因构造进行操控的方法,成功实施了修复。当把iPS细胞变为肌肉细胞后,就会产生dystrophin。据悉,将这种正常的肌肉细胞移植给患者,有可能改善症状。
   使用上述方法后,不需要修复的基因没有发现重大损伤和变化。堀田表示:“尚未变成肌肉的细胞容易在体内稳定生存,最适合进行移植。我们将努力研究制作方法。”

日本企业应用iPS细胞将皮肤返老还童 67岁变36岁
   据《朝日新闻》报道,日本化妆品制造企业高丝15日宣布,通过使用iPS细胞(诱导多能干细胞),使67岁日本男性的皮肤细胞成功恢复到了同一个人36岁时的皮肤状态。
   自上世纪80年代,高丝金沙总站6165登录入口向同一个人定期收集皮肤细胞,并在京都大学iPS细胞研究所将这个人36至67岁5个年龄段的皮肤细胞制造成了iPS细胞。经过分析之后,将5个细胞的老化指标染色体状态进行了恢复,其中67岁的皮肤状态几乎恢复到了36岁。
   高丝金沙总站6165登录入口表示,今后将运用这一研究成果,进一步探明皮肤老化机制,并应用于敏感肤质的定制性化妆品的研发上。目前该项研究仍然处于基础研究阶段,但人类面貌的“返老还童”在不远的将来或许真的能美梦成真。
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