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诱导性多能干细胞研究的进展:怀着再生医学的梦想(上)

标签:诱导性多能干细胞

再生医学的思想既旧又新,诱导性多能干细胞研究的进展中,人们长期以来梦想着恢复视力,固定肢体的力量,使心律不振并恢复活力的可能性……从广义上讲,眼镜和假体,人造器官和其他替代物可归因于再生医学。追求通过细胞移植解决所有这些问题的目标的细胞治疗方法在35年前引起了人们的关注。1981年,从小鼠的胚胎中获得了胚胎干细胞(ES细胞),而在1998年,获得了人类ES细胞。

诱导性多能干细胞

通过重复分裂形成了成年人体内约60万亿个细胞,其开始是一个受精卵。在分裂过程中,干细胞不仅能够自我繁殖,而且还能转化为其他各种类型的细胞(也就是说,它们具有多能性)。因此,由受精卵产生组成活生物体的多种细胞。


胚胎干细胞得自早期胚胎-受精卵仅分裂6-7倍后。这些具有多能性(转化为形成活生物体的各种细胞的能力)的细胞实际上可以不受局限地繁殖。一方面,人们对ES细胞作为再生医学的起始材料寄予厚望。同时,这条道路上还有许多未解决的问题。这是安心转化为所需细胞类型的技术,也是抑住排斥反应的技术,后面是较严重的障碍:与该物质是从受精卵中产生的事实有关的道德和伦理问题。


在全世界都在从事研究的环境中,山中教授试图以正确的方式在人体组织中转化胚胎干细胞,因此他走了一条完全不同的道路,这使他成功获得了不逊于胚胎干细胞的多能干细胞。


胚胎干细胞中经常发现的24个基因中,有4个被鉴定,后来被称为“山中基因”(Oct3 / 4,Sox2,Klf4,c-Myc)。通过使用逆转录病毒作为遗传密码(载体)的载体将这些基因引入小鼠的皮肤细胞中,可以获得类似于胚胎干细胞的多能干细胞。这些细胞的名称-iPS细胞(诱导型多能干细胞,“诱导型多能干细胞”)被故意用小写字母i表示,类似于苹果当时在全球范围内生产的紧凑型音频播放器iPod。


详细的获取技术以及这四个基因的组成已于8月25日在英国科学杂志Cell中发表。但是为了将iPS细胞用于人类治疗,需要从人类材料中获得它们。就胚胎干细胞而言,从小鼠材料向人类材料的转变花费了17年的时间。Yamanaka教授已在2007年成功创建了人类iPS细胞。


潜藏在iPS细胞中的潜能可以改变整个临床医学的整体,而不仅局限于再生医学。例如,他们引起了人们的希望,即将一个人的初始化iPS细胞与其受疾病影响的器官细胞进行比较,将有助于理解该疾病的发展机制,并导致治愈该疾病。甚至美国总统乔治·W·布什(George W. Bush)和教皇等胚胎干细胞的反对者也对iPS细胞的消息表示欢迎 。尽管当时这些细胞并不能挽救一名患者,但Yamanaka Shinya教授还是在 2012年获得了诺贝尔生理学或医学奖。


初始的生产方法引起了人们对细胞向癌细胞转化的担忧 ,生产效率很低,但是由于生产技术的改进以及所使用的基因的提高,安心性得到了提高,因此于2014年开始了临床试验。9月12日,在高等医学传播学会高等医学中间医院(位于神户市),将iPS生长的视网膜色素上皮组织移植到一名患有严重视力疾病-黄斑变性(渗出)的70岁妇女的眼睛中。来自患者自己的皮肤细胞。


这项研究由理化研究所(RIKEN)的项目经理眼科医生Takahashi Masayo领导。该实验的主要目的是评估安心性-科学家打算确保在移植后四年以上的时间里,将细胞移植入体内,以及是否存在转化成癌细胞的现象。手术两年后,没有任何问题。然而,为2015年计划在患者第 二只眼上进行的手术做准备,发现从患者材料中产生的许多iPS细胞具有许多遗传异常,因此需要放弃。


诱导多能干细胞:突破10年后可能性

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诱导多能干细胞在培养皿中生长的人类皮层。用源自患者自身皮肤细胞的视网膜细胞治疗的眼病。新药是在人类细胞而非动物模型上进行测试的。今天对干细胞的研究和新兴治疗可以追溯到10年前的一个惊人发现,当时山中伸弥(Shinya Yamanaka)博士和他的研究生高桥一俊

2020-12-10

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