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1PD的環(huán)境及職業(yè)致病因素

1.1金屬元素

有研究發(fā)現(xiàn)，某些重金屬，比如錳的慢性中毒可損害中樞神經系統(tǒng)，特別是紋狀體和蒼白球等部位，產生類似PD的錐體外系神經功能障礙。Guilarte等及Huang的研究也發(fā)現(xiàn)錳中毒與PD有著密切的聯(lián)系。Park發(fā)現(xiàn)電焊工及其他長期暴露于錳的工人存在著出現(xiàn)神經癥狀和罹患PD的危險性。Moberly等的研究還表明，錳可以通過作用于嗅球和基底神經節(jié)的多巴胺能神經元來影響神經介質的釋放，從而導致PD等錐體外系疾病的發(fā)生。Coon等利用K-XRF技術測量了慢性暴露條件下鉛在人體內的沉積量，并表明長期的鉛暴露與PD發(fā)病風險成正相關。Komatsu等證實了錳、鐵、鉛、鎘、鋁等金屬在體內的沉積會導致氧化應激的增加，從而引起PD的發(fā)生。

1.2農藥百草枯

對多巴胺系統(tǒng)具有神經毒性作用，從而導致PD樣癥狀和改變。Betarbet等利用魚藤酮復制出了類似PD的大鼠模型，其癥狀包括出現(xiàn)震顫、步態(tài)不穩(wěn)等。某些PD患者的腦組織中所含有機氯農藥，如林丹、狄氏劑的水平明顯高于對照組。代森錳（一種殺真菌劑）也被報道與PD的發(fā)生相關。還有研究發(fā)現(xiàn)，有機磷農藥同樣與PD的發(fā)病相關。

1.3環(huán)境毒素

1983年，美國有人吸食了含有1-甲基-4-苯基-1，2，3，6-四氫吡啶（1-methyl-4-phenyl-1，2，3，6-tetrahydropyridine，MPTP）的海洛因后出現(xiàn)了典型的PD癥狀和病理學改變，研究者受到啟發(fā)用靈長類復制了MPTP的PD動物模型。研究人員經過實驗證實，MPTP對多巴胺能系統(tǒng)具有神經毒性從而導致PD樣癥狀和改變。此后，MPTP的PD模型開始被應用于試驗中。另外，Shepherd等發(fā)現(xiàn)，MPTP還可明顯增強百草枯對多巴胺能系統(tǒng)的損害。

1.4其他因素

PD的發(fā)病還與很多種因素相關。有學者經過研究發(fā)現(xiàn)，攝入過多的脂肪，罹患PD的概率也會增加。Miyake等發(fā)現(xiàn)攝入花生四烯酸和膽固醇會增加PD的發(fā)生概率。Kyrozis等通過對希臘人飲食習慣的研究發(fā)現(xiàn)飲用牛奶也和PD發(fā)病有關。Kotagal等發(fā)現(xiàn)高血壓等心血管危險因素與PD發(fā)生具有一定相關性。Aryal等還發(fā)現(xiàn)，四氫生物蝶呤（BH4）等增加會導致PD初期病情的惡化。Willis等發(fā)現(xiàn)居住環(huán)境與PD的發(fā)生也有一定關系。

2PD發(fā)病機制的研究手段及應用進展

2.1概況

當前的PD研究手段包括動物模型，細胞模型和ipscs模型等。動物模型為PD發(fā)病機制最早的研究方式。Maneuf等早在20世紀50年代就通過對嚙齒類動物注射利血平的方法使其產生類似人類的PD樣癥狀。此后研究者們又相繼積極研發(fā)出了6-羥多巴胺模型，百草枯模型等?；蚯贸娃D基因小鼠模型在PD研究中也有應用。細胞模型包括腎上腺嗜鉻瘤細胞系（pheochromocytomacells，PC12）細胞模型，SH-SY5Y細胞模型等。大腦結構復雜性的缺乏和較短的模型壽命意味著小鼠等動物模型難以詳盡地闡釋人類的疾病，細胞模型也并沒有可靠地顯示出在PD患者身上所觀察到的緩慢的疾病進程。近幾年，新興的iPScs技術，將來源于PD病人的iPScs可分化為中腦多巴胺能神經元，在體外模擬其生理特性，可方便研究人員在更接近人體內環(huán)境的條件下研究PD的發(fā)病機制。

2.2iPScs技術的發(fā)展

iPScs技術是干細胞領域近幾年來比較熱門的一種新興干細胞技術。該技術通過病毒載體或其他特異載體將特定轉錄因子的組合轉入到被誘導細胞中，進而將已分化的體細胞重編程為未分化的多能細胞。2006年Takahashi成功將小鼠成纖維細胞重編程為與胚胎干細胞特征相似的誘導性胚胎干細胞，即iPScs。他利用逆轉錄病毒將4個與多能性相關的基因Oct-4、Sox2、Klf4、c-Myc組合導入被誘導細胞，再經過多能性分子Fbxl5篩選，從而得到在多方面與胚胎干細胞很相似的多能性細胞。隨后成功誘導出iPScs。2008年Nakagawa研究小組使用了Oct3/4、Sox2、Klf43個基因，避免了原癌基因c-Myc的插入使得iPScs更安全化，利用Nanog代替Fbx15作為篩選標記，從而進一步提高了篩選的特異性。2009年，Woltjen研究小組以轉位子為載體代替了逆轉錄病毒，所得到的iPScs避免了病毒基因的頑固表達和插入突變等風險，從而使得臨床應用風險進一步大大降低。另外，直接將重組蛋白質導入體細胞以及利用合成mRNA進行轉染等方法也顯著降低了突變的危險性。有報道稱體細胞可以通過小分子復合物而不依靠病毒來實現(xiàn)重編程。還有研究者發(fā)現(xiàn)毛猴素，二甲基五羥色胺和D4476可作為Oct3/4的化學替代品。隨著研究的深入，iPScs技術愈加成熟，不斷進展的誘導iPScs的方法既可有效消除重編程造成的種種潛在危險，又可以簡單快速地獲得iPScs。

2.3利用iPScs技術進行環(huán)境、職業(yè)致病因素

誘導PD發(fā)病機制的相關研究由于環(huán)境因素和遺傳因素相互影響的復雜性，環(huán)境職業(yè)因素對PD作用相關的研究具有一定難度。Aboud等以無PD遺傳危險因素者為對照組，以PARK2等位基因功能缺失且具有PD家族史但是還未出現(xiàn)癥狀者為實驗組建立了觀察錳神經毒性差異的iPScs模型。來源于實驗組和對照組的真皮成纖維細胞的iPScs被分別誘導分化為早期神經神經前體細胞。經過測定發(fā)現(xiàn)兩組神經前體細胞在對錳毒性的敏感性和線粒體分裂等方面幾乎沒有差別，但是實驗組與對照組相比，活性氧顯著升高。經過測定發(fā)現(xiàn)實驗組與對照組相比，錳在細胞內的沉積明顯減少，表明在錳沉積率相同的條件下實驗組神經前體細胞對于錳毒性的敏感性比對照組高。但是錳沉積明顯減少的原因是否與PARK2突變有關尚不清楚。Kikuchi等將人體iPScs來源的的神經前體細胞在無血清、無飼養(yǎng)層條件下培養(yǎng)至28d和42d后分別定向性植入MPTP處理過的猴子雙側豆狀核，植入6個月后。磁共振成像（MRI）圖像顯示移植的細胞在猴子的大腦中存活增殖。由于MRI圖像與猴子腦片蘇木精-伊紅染色的結果具有一致性，他們利用MRI來觀察移植細胞的增殖情況。培養(yǎng)至28d的移植細胞增殖迅速，而培養(yǎng)至42d的移植細胞增殖相對緩慢。他們還發(fā)現(xiàn)移植后1~3個月的細胞倍增時間明顯短于3~6個月，說明細胞的增殖能力在后期開始下降，但至少可以在猴腦內存活6個月以上。他們又通過描述行為評定量表發(fā)現(xiàn)移植后猴子的行為較之前發(fā)生了一些進步，表明人體iPScs在未來臨床試驗中的治療潛力。Deleidi等通過逆轉錄病毒將人類KLF4，SOX2，OCT4和c-MYC導入恒河猴皮膚成纖維細胞，獲得iPScs后進一步將其誘導為多巴胺能神經元細胞并植入6-羥基多巴胺（6-OHDA）誘導的小鼠PD模型的紋狀體，移植細胞在移植16周后進行組織分析發(fā)現(xiàn)具有酪氨酸羥化酶陽性細胞，且小鼠的紋狀體中顯示出神經的再生現(xiàn)象。他們還發(fā)現(xiàn)這些動物的同側旋轉行為等在移植后均有所恢復，而且移植6個月后這些小鼠既沒有產生腫瘤，也沒有發(fā)生炎癥反應，進一步證實了iPScs在PD等神經退行性疾病在臨床治療方面的安全性。Chang等的研究證實了二十二碳六烯酸處理過的iPScs來源的多巴胺能神經元前體細胞植入到6-OHDA誘導的小鼠PD模型體內，小鼠的癥狀在4個月后得到了一定的緩解。Peng等將來源于iPScs的神經多巴胺能神經元建立起1-甲基4-苯基吡啶離子（MPP+）模型和魚藤酮的PD體外模型，對44種可能對PD有治療作用的藥物進行了兩輪篩選，并利用具有神經保護作用的神經營養(yǎng)因子作為陽性對照。經過MPP+的初篩和確認篩檢，他們發(fā)現(xiàn)其中16種藥物對于MPP+誘導的神經細胞死亡顯示出神經保護作用，并利用MPP+模型建立起了這16種藥物的劑量反應曲線。經過魚藤酮模型的篩檢他們更加明確了這些藥物對于魚藤酮誘導的多巴胺能神經元凋亡確實具有一定的保護作用。這種方法可以應用于可能具有臨床療效的PD藥物的檢測來縮短藥物進入臨床的時間，并可增加臨床實驗成功的可能性和個體化治療的可能性，為明確藥物療效提供了良好的平臺。

2.4iPScs技術

面臨的問題及展望iPScs可用來進行組織功能的研究和新藥物的篩選，也可移植到人體內來治療遺傳或退行性疾病，而且還避免了免疫排斥及倫理問題。然而，iPScs技術應用在臨床實踐前，仍然面臨著一些重要的挑戰(zhàn)：（1）iPScs誘導方法仍存在諸多不足。例如用于重組病毒載體的某些重組基因是致癌基因，產生的iPScs臨床安全性不能得到保障。（2）iPScs向神經細胞分化的過程中具有不一致性和低效率性。（3）衰老是否可以在iPScs來源的細胞中復制是在針對神經退行性疾病的研究中一個難以攻克的問題。盡管有著種種尚未解決的問題，利用iPScs作為神經退行性疾病的模型對于現(xiàn)代醫(yī)學的研究有著很重要的影響。隨著醫(yī)學研究的深入和研究者們不斷的實驗和探索，iPScs技術將會得到更大的發(fā)展，在與小鼠模型、全基因測序、MRI等技術結合后，iPScs技術將在對PD等神經退行性疾病多方面的研究中起到舉足輕重的作用。

作者：白瑩徐斌單位：中國醫(yī)科大學公共衛(wèi)生學院環(huán)境衛(wèi)生學教研室