生物工程论文
3 ESCs和iPS细胞在临床上的应用与局限性
在临床上，缺乏自我修复细胞其实是患病的主要原因，将人工分离出的细胞进行移植，是目前治疗疾病的有效手段之一。实际上，再生细胞移植疗法有望用于治疗不治之症，如脊髓损伤[13],神经退行性疾病[14-15],心力衰竭[16],糖尿病[17]和 视 网 膜 病变[18].ESCs具有自我更新能力，并能够向3个胚层的细胞进行分化。自1998年人类第1株ESCs产生以来，在适当的培养体系下维持ESCs的多潜能性，使ESCs成为了再生医学新的细胞来源[19].经过多年的努力，人们实现了对ESCs进行特异性分化的愿望。然而，需要人类受精卵产生人类胚胎干细胞的伦理问题一直没有解决。此外，免疫排斥反应和移植后的安全性问题也是困扰科学家们的首要问题。
针对ESCs研究所遇到的问题，科学家们通过进一步的探索和研究，利用重编程技术获取了与ESCs的克隆形态、生长特性、表面标志物、基因表达模式、表观遗传学特征、拟胚体（embryoidbodies,EBs）形成、畸胎瘤（teratoma）形成和嵌合体（chimeras）形成（针对小鼠）等方面非常相似的细胞---多潜能性干细胞（iPSCs）[20].然而，iPS细胞是否与胚胎干细胞完全相同，目前仍没有确切的答案。
iPS细胞技术的诞生将干细胞研究推进到了一个新的高度，是生命科学领域新的里程碑。近几年，iPS细胞技术发展迅速，先后已在小鼠、人、猕猴、大鼠，兔子和猪等多个哺乳动物中取得了成功。其中小鼠和人的iPS细胞的研究最为广泛和深入，诱导方法也不断得到优化，机体的多种细胞均可被诱导为iPS细胞。
iPS细胞的未来是发展安全、高效、有临床应用价值的治疗型干细胞，从安全角度看，目前的研究正在逐步接近。因此，iPS细胞作为再生医学治疗中理想的种子细胞，可应用于临床药物开发和人类疾病发生机理研究的体外模型。相信随着研究的不断深入，iPS细胞技术将会更加成熟，iPS细胞将会发挥更大的作用。
4 iPS细胞供体细胞的类型
应用于临床试验中的iPS细胞也需要考虑供体细胞的类型。首先，iPS细胞来自小鼠成纤维细胞，随后成功重编程小鼠肝细胞和胃上皮细胞为iPS细胞，紧接着重编程终端已被分化的体细胞为iPS细胞，包括小鼠B淋巴细胞和胰腺β细胞。对于人的细胞，iPS细胞产生于人皮肤成纤维细胞和人许多类型的体细胞。当然，如果临床治疗所需要的细胞能够从病人微创的组织中提取是最好的，这样就能通过活体组织获取人成纤维细胞，只给病人留下非常小的疤痕。最近，有研究者从人体毛发上获取角质细胞，并诱导产生iPS细胞，这样就比微创所形成的损伤又小得多。然而，许多毛发在特殊情况下才能生成角质细胞，因此，需要一种在日常临床上能够稳定进行原代培养的方法。
牙组织被提出作为iPS细胞产生的一个独特的细胞来源。来源于人第3磨牙的牙干细胞[21]和间充质干细胞被成功的重编程为iPS细胞，并且被认为是用于临床iPS细胞产生的潜在原材料。口腔内的牙龈[22-23]和口腔黏膜[24]的成纤维细胞，也被用于探究iPS细胞的产生。这些方法有利于临床应用，因为它们对患者来说是一种微创方法[25].脐带血 也 是iPS细 胞 产 生 的 另 一 种 细 胞 来源[26].起初利用脐带血来源的细胞产生的重新编程效率比利用慢病毒或反转录病毒系统产生的效率低，但是，利用脐带血来源的CD34阳性细胞进行p53基因敲除这种改良的试验方法，可以显着增加iPS细胞重编程效率。增加它们从细胞排序产生iPS细胞的效率。此外，使用仙台病毒为载体的基因导入脐带血来源的CD34阳性细胞[27]的重编程效率要比利用慢病毒或逆转录病毒为载体的重编程效率高。近年来，脐带血细胞越来越受到广大研究者的关注，因为脐带血中的免疫细胞较为幼稚，免疫功能不成熟，处于一种缄默状态，免疫原性低，作为一类免疫豁免细胞，不须经过严格配对使用，异体移植无免疫排斥反应，适宜于不同个体之间的移植，且不产生移植物抗宿主病，这也就避免了多年来iPS细胞因移植所产生的基因突变的风险。美国研究者从多个人类外周血单核细胞中获得了iPS细胞，从而提出了一种安全、快速有效的获取病患特异性的iPS细胞的途径，因此，外周血来源的细胞成为了产生iPS细胞的另一个重要的细胞来源。日本的研究者也利用人类血液成功制成了iPS细胞，他们首先将目光瞄准了血液中含量丰富的一种淋巴细胞---T细胞，从0.1mL的血液中提取T细胞，再经过仙台病毒将制作iPS细胞所需要的4种特定基因导入T细胞中[28].该病毒即使感染了细胞，也只会停留在细胞质 中，不 会 侵 入 细 胞 核，因 此 不 会 损 伤 细 胞DNA,具有细胞癌变风险低的特点。研究人员也证明了这种制成的iPS细胞中不含仙台病毒，可以分化成各种体细胞。之前人们通常采集皮肤细胞来制作iPS细胞，耗时长达60d~70d.新技术极大地缩短了时间，从血液采集算起只需要25d.新方法可以使用验血时采集的血液。因此，外周血来源产生的iPS细胞可能是iPS细胞应用于临床最适当的方法之一。
5 iPS细胞系的选择
iPS细胞应用于临床最棘手的问题就是如何选择iPS细胞系，因为相对于iPS细胞系有多种分化方向和致瘤风险。此外，实验室研究在不同培养体系中产生的iPS细胞可能影响全基因的表达模式。因此，如何选择在特殊临床使用上合适的iPS细胞系仍然是大家激烈探讨的话题。
如上所述，与山中伸弥制备iPS细胞所引入的因子TBX3、L-MYC或GLIS1相比，引入C-MYC基因，能够取得更高质量的iPS细胞，这对于小鼠来源的iPS细胞在传动效率和预知上也是一大提高。
这些报告暗示，选择适宜的重编程因子组合是iPS细胞应用于临床治疗的一个重要考虑因素。然而，这些报告均来自小鼠试验，如何将这些结果转化到人类iPS细胞仍然是未知。当然，使用嵌合体形成的iPS细胞的质量指标是不适用于人类诱导多能干细胞的。因此，适用于人类诱导多能干细胞的iPS细胞质量的另一个指标是必需的。
评估产生iPS细胞质量的效果，依靠供体细胞的类型，从小鼠iPS细胞衍生的神经干细胞和祖细胞的畸胎瘤形成倾向于供体细胞类型的不同。这一发现表明，当供体细胞种类被确定时所产生的iPS细胞的质量也应考虑。早期的研究指出，供体细胞类型的表观遗传特征影响iPS细胞的分化趋向。重要的是，通过核移植所产生的多能干细胞未显示出的表观遗传特征。此外，另一项研究表明，人类iPS细胞中比人类ES细胞中含有较多的CpG位点，并保留了亲代供体细胞DNA甲基化的模式。同时这一事实也证明，经过长期培养后来源于表观遗传的分化趋向不能被保留，这些报告也指出，iPS细胞应用于临床时供体细胞类型选择的重要性。
6 展望
iPS细胞是新型再生医学开创性的发现，并有望通过多潜能性进行再生疗法，治疗那些不治之症。
重要的是，iPS细胞不仅能够克服免疫排斥反应，也能避免ESC细胞所存在的伦理道德问题。然而，应用自体或同种异体iPS细胞的策略都有优缺点，选择合适的策略可以达到预期的目的。此外，应用iPS细胞进行移植治疗仍受到许多因素的影响。为了避免肿瘤的形成和建立对于预期细胞有效的分化方法，最佳的iPS细胞系的选择需要进一步研究。