一、細(xì)胞簡介
誘導(dǎo)性多功能干細(xì)胞（Induced pluripotent stem cells），是利用病毒載體將四個轉(zhuǎn)錄因子（Oct4、Sox2、Klf4和c-Myc）的組合轉(zhuǎn)入分化的體細(xì)胞中，使其重編程為類似胚胎干細(xì)胞的一種細(xì)胞類型。它是由一些多能遺傳基因?qū)肫つw等受體細(xì)胞中制造而成，然后進(jìn)一步進(jìn)行體外誘導(dǎo)分化，得到理想的細(xì)胞模型。
為利用導(dǎo)入特定基因或是特定基因產(chǎn)物（蛋白質(zhì)）等方式送入體細(xì)胞（如：皮膚細(xì)胞或是肝臟細(xì)胞）中，使該體細(xì)胞變成為具備如同胚胎干細(xì)胞（ES細(xì)胞）般，具有分化成各式細(xì)胞之多功能分化能力，在一定條件下，它可以分化成多種APSC多能細(xì)胞，并且可以持續(xù)增生分裂。而這項(xiàng)新的技術(shù)，在2006年首度由日本京都大學(xué)山中伸彌教授團(tuán)隊(duì)，將老鼠之纖維細(xì)胞制作而成。
二、研究歷史
誘導(dǎo)多能干細(xì)胞最初是日本人山中伸彌（ShinyaYamanaka）于2006年利用病毒載體將四個轉(zhuǎn)錄因子的組合轉(zhuǎn)入分化的體細(xì)胞中，使其重編程而得到的類似胚胎干細(xì)胞的一種細(xì)胞類型。隨后世界各地不同科學(xué)家陸續(xù)發(fā)現(xiàn)其他方法同樣也可以制造這種細(xì)胞。
2007年11月20日，美國威斯康星大學(xué)詹姆斯·湯姆森的研究小組在《科學(xué)》雜志發(fā)表體細(xì)胞轉(zhuǎn)變成“誘導(dǎo)性多能干細(xì)胞”（iPS細(xì)胞）的成果，而日本京都大學(xué)教授山中申彌領(lǐng)導(dǎo)的研究小組也于同日在《細(xì)胞》雜志發(fā)表類似的研究結(jié)果。緊接著皮膚細(xì)胞轉(zhuǎn)為干細(xì)胞后，美國馬薩諸塞州懷德海特生物醫(yī)學(xué)研究所的雅各布·漢納的小組用來自患病小鼠尾巴的皮膚細(xì)胞產(chǎn)生了誘導(dǎo)性多能干細(xì)胞。
2008年4月，美國加利福尼亞大學(xué)科學(xué)家報告稱，他們將實(shí)驗(yàn)鼠皮膚細(xì)胞改造成iPS細(xì)胞，然后成功使其分化成心肌細(xì)胞、血管平滑肌細(xì)胞及造血細(xì)胞。
2009年2月，日本東京大學(xué)科學(xué)家宣布，成功利用人類皮膚細(xì)胞制成的iPS細(xì)胞培育出血小板，而且從技術(shù)上說用iPS細(xì)胞培育人類紅細(xì)胞和白細(xì)胞都是可能的；緊接著，日本慶應(yīng)大學(xué)科學(xué)家又宣布，成功用實(shí)驗(yàn)鼠的iPS細(xì)胞培育出鼠角膜上皮細(xì)胞。
2009年3月伊始，iPS細(xì)胞研究便相繼迎來兩項(xiàng)重大突破。英國和加拿大科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了不借助病毒、安全將普通皮膚細(xì)胞轉(zhuǎn)化為iPS細(xì)胞的方法；美國科學(xué)家則在《細(xì)胞》雜志上宣布，他們可以將iPS細(xì)胞中因轉(zhuǎn)化需要而植入的有害基因移除，且保證由此獲得的神經(jīng)元細(xì)胞的基本功能不受影響。
2009年7月，iPS細(xì)胞研究在臨床應(yīng)用道路上又邁出非常重要的一步。據(jù)英國《自然》雜志網(wǎng)站報道，中國科學(xué)家周琪和高紹榮等人利用iPS細(xì)胞克隆出活體實(shí)驗(yàn)鼠，首次證明iPS細(xì)胞與胚胎干細(xì)胞一樣具有全能性。該成果讓人們看到了iPS細(xì)胞具有實(shí)用性。
三、組成基因
IPS細(xì)胞是由一些多能遺傳基因?qū)肫つw等細(xì)胞中制造而成。在制造過程中，研究人員使用了4種遺傳基因，同時加入了7種包括可阻礙特定蛋白質(zhì)合成的物質(zhì)和酶在內(nèi)的化合物，以研究其各自的制造效率。
研究結(jié)果顯示，沒有添加化合物時，遺傳基因的導(dǎo)入效率為0.01%-0.05%，而加入了一種叫“巴爾普羅酸”的蛋白質(zhì)合成阻礙劑之后，導(dǎo)入效率竟升至9.6%-14%。如果從這4種遺傳基因中排除導(dǎo)致細(xì)胞癌化的遺傳基因，只使用3種基因，過去的導(dǎo)入效率只有0.001%甚至更低，而加入“巴爾普羅酸”之后，其效率也提高了約50倍。
四、研發(fā)
到目前（2012年10月）為止，能夠樹立具有分化成構(gòu)成身體各式各樣細(xì)胞之分化萬能性之細(xì)胞來源，主要為來自于胚盤胞期之內(nèi)部細(xì)胞塊所培養(yǎng)而成之胚胎干細(xì)胞，或是由胚胎干細(xì)胞和體細(xì)胞所融合之細(xì)胞，抑或是由生殖細(xì)胞培養(yǎng)而得之細(xì)胞。然而，iPS細(xì)胞的制作，是首度沒有使用受精卵或是胚胎干細(xì)胞而創(chuàng)造出具有萬能分化能力之干細(xì)胞。
在理論上，具有萬能分化性之細(xì)胞，可以經(jīng)過誘導(dǎo)分化之手段，使其分化成為身體中所有之組織與器官。如果使用人類病患自身細(xì)胞所創(chuàng)造出之iPS細(xì)胞，則培養(yǎng)出之組織或是器官作為移植回原患者身體內(nèi)時，將可避開自身免疫系統(tǒng)之攻擊之難題。另一方面，以往人類胚胎干細(xì)胞所產(chǎn)生之道德倫理問題，也可以取得根本的解決方式。因此，iPS細(xì)胞可成為再生醫(yī)學(xué)中，備受注目之重要的細(xì)胞來源。
除了再生醫(yī)學(xué)之應(yīng)用之外，利用患者本身之細(xì)胞所形成之iPS細(xì)胞，將其做特定細(xì)胞誘導(dǎo)分化后，可以成為良好之人類細(xì)胞研究材料，解決以往人類組織細(xì)胞索取上之困難點(diǎn)，也可以成為研究致病機(jī)轉(zhuǎn)之良好研究材料。另外，由于由患者本身體細(xì)胞得來，可以獲得具有“個別性”、“專一性”之細(xì)胞材料，可以針對藥劑或是成為毒性評估的最佳平臺。一方面也提供為轉(zhuǎn)譯醫(yī)學(xué)之最佳測試材料。
因此，iPS細(xì)胞的制作與發(fā)現(xiàn)，也成為醫(yī)學(xué)、藥學(xué)或是食品等之安全實(shí)驗(yàn)平臺。此外，當(dāng)技術(shù)成熟后，例如男性細(xì)胞也可以制作出卵子，甚至老化細(xì)胞的重生，也不再是不可能的夢想。
五、特性和作用
iPS細(xì)胞同樣具有自我更新和分化的全能性，從日本科學(xué)家ShinyaYamanaka于2006年第一次發(fā)現(xiàn)這一技術(shù)到現(xiàn)在，科學(xué)家已經(jīng)成功從小鼠，大鼠，獼猴，豬和人的體細(xì)胞中誘導(dǎo)并獲得iPS細(xì)胞，而且誘導(dǎo)技術(shù)也產(chǎn)生了巨大的革新，減少外源轉(zhuǎn)錄因子，使用非整合病毒，質(zhì)粒法等等都能夠產(chǎn)生iPS細(xì)胞，最近，有報道稱利用純蛋白的方法也可以獲得iPS細(xì)胞。iPS技術(shù)具有巨大的潛在應(yīng)用價值，利用iPS技術(shù)能夠獲得病人或者疾病特異的多能性干細(xì)胞，這樣可以避免移植過程中的免疫排斥問題，也繞開了人類胚胎干細(xì)胞研究所帶來的倫理問題。
此外，掌握疾病特異性iPS細(xì)胞向相應(yīng)疾病中的功能細(xì)胞定向誘導(dǎo)的技術(shù)方法，以此作為模型研究這些疾病的發(fā)病機(jī)制，利用以上疾病模型，對現(xiàn)有藥物做出個體化的評估，并發(fā)現(xiàn)新的治療靶點(diǎn)和篩選新的藥物，將為這些重大性疾病的基礎(chǔ)和臨床研究開辟新的研究方法和技術(shù)平臺。
但是關(guān)于人類誘導(dǎo)多能干細(xì)胞的研究還處于起步階段，所采用的供體細(xì)胞還僅僅局限在人包皮成纖維細(xì)胞，表皮細(xì)胞，毛囊細(xì)胞等少數(shù)細(xì)胞類型，更為棘手的是，這些細(xì)胞被重編程為iPS細(xì)胞所需要的時間比較長（16-35天），效率很低，這大大增加了在這個過程中細(xì)胞的變異風(fēng)險。因此如何找到一種理想的人類體細(xì)胞來源是所有科學(xué)家都重點(diǎn)關(guān)注的問題。
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