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本文作者:李姝汶1郭紅宇2王志平1,3作者單位:1蘭州大學第二臨床醫(yī)學院2蘭州大學第二醫(yī)院產(chǎn)科3蘭州大學第二醫(yī)院泌尿外科
ips細胞與胚胎干細胞在基因表達、DNA甲基化、胚狀體、活嵌合體方面都完全相同,具有生成所有胚層細胞并繼續(xù)分化為多種成體細胞的能力。因此,這項技術(shù)最有潛力的應用前景是產(chǎn)生疾病或個體特異的多能干細胞,用于研究組織功能、篩選新藥和移植治療遺傳或退行性疾病。目前疾病特異性iPS細胞的培養(yǎng)也已經(jīng)在其他十余種基因疾病中實現(xiàn),包括帕金森病、1型糖尿病、肌營養(yǎng)不良癥、腺苷脫氨酶缺乏有關嚴重聯(lián)合免疫缺陷、Gaucher?、笮?、亨廷頓舞蹈癥、唐氏綜合征、自毀容貌癥[31]。這些細胞系不僅可以作為外模型用來研究相應疾病,同時也可以作為細胞替換療法的一種潛在的細胞來源。
血液遺傳病
2009年,Ye等[32]用包含4個轉(zhuǎn)錄因子基因(Oct4、Sox2、Klf4、cMyc)的反轉(zhuǎn)錄病毒載體轉(zhuǎn)染β珠蛋白障礙性貧血患者的皮膚誘導成纖維細胞重編程為iPS,發(fā)現(xiàn)這些iPS細胞可以分化成造血干細胞并進一步生成血細胞,表明使用iPS技術(shù)進行早期細胞治療能夠為珠蛋白生成障礙性貧血胎兒圍生期治療提供新的方法。
肝臟疾病
研究發(fā)現(xiàn)成纖維細胞來源的iPS細胞可以恢復酵素水解酶缺陷型小鼠的肝功能,證明了iPS細胞分化而來的肝細胞不僅能夠重新回到肝臟,且可修復肝功能的損壞[31]。這項研究加深了研究者對體內(nèi)情況下iPS細胞分化為肝細胞潛力的了解以及用患者肝細胞建立體外疾病模型的應用。
心血管疾病
另有實驗表明iPS細胞可以分化為組成心血管的主要細胞類型,包括平滑肌細胞、內(nèi)皮細胞、血管壁細胞以及心肌細胞[33-35]。通過人的胚胎干細胞和iPS細胞分化而來的心肌細胞已被用于藥物毒性測試,如藥物引起Q-T間期延長導致的突發(fā)性心跳停止,而這恰好是制藥公司最為關注的安全問題[36]。
神經(jīng)退行性疾病
Dimos等[37]成功地從一個患有家族肌萎縮側(cè)索硬化癥且伴有超氧化物歧化酶1變異的老年患者身上獲取體細胞并誘導成iPS細胞,這些iPS細胞分化為帶有典型標志物Hb9和胰島素基因增強結(jié)合蛋白1的運動神經(jīng)元細胞。雖然脊髓性肌萎縮癥和肌萎縮側(cè)索硬化癥都屬于運動神經(jīng)元神經(jīng)退行性疾病,但只有脊髓性肌萎縮癥患者的iPS細胞所分化而成的運動神經(jīng)元有相應癥狀。這可能是因為肌萎縮側(cè)索硬化癥基本都是中年以后發(fā)病,而脊髓性肌萎縮癥基本都是兒童期發(fā)病。此外,也可能是由于神經(jīng)退行性疾病模型所采用的iPS細胞是來自于具有常染色體隱性遺傳脊髓性肌萎縮癥和家族性自主神經(jīng)異常的患者。2010年,Amoh等[38]研究發(fā)現(xiàn)毛囊誘導干細胞可以形成神經(jīng)元和其他細胞類型,移植的毛囊干細胞促進周圍神經(jīng)功能恢復和脊髓受傷,因此成人毛囊干細胞的治療應用尤其是對神經(jīng)系統(tǒng)疾病的治療,有了潛在的臨床實用性。這些研究為神經(jīng)退行性疾病機制以及藥物的研發(fā)開辟了新的道路。