JMT日本干細胞什么是iPS細胞（人工多能干細胞）？

這篇文章的概述

· 全世界都在研究iPS細胞

· 雖然解決了ES細胞中的倫理問題，但也有新的課題

· 重編程的機制也有未被闡明的部分

ES細胞·iPS細胞雖然尚未投入實際使用，但有望應用于再生醫療，以日本為首的全世界正在進行研究。此次報道深入解釋說明了其中的iPS細胞！

目錄

1.什么是iPS細胞？

2.日本iPS細胞開發的經過

3.避免癌變的危險

4.iPS細胞專利

5.iPS細胞的課題

5-1.新的倫理課題

5-2.應該闡明的機制

5-3.成本

6.iPS細胞的今后

1.什么是iPS細胞？

IPS細胞是induced pluripotent stem cells的縮寫，日語中稱為人工多能干細胞。和ES細胞一樣，它是一種具有分化全能性的細胞，可以分化成不同的器官。

這種細胞是通過初始化分化的體細胞并使其恢復到分化前狀態而制成的。因此，可以使用自己的細胞而不是來自他人的細胞來制造iPS細胞，并通過分化iPS細胞來創建所需的器官、組織。

IPS細胞有兩大優勢：

1. 當移植他人的器官等時，可以避免伴隨著自我和非自我識別的排斥反應。在器官移植中，排斥反應是一個很大的障礙，移植的患者必須長期服用免疫抑制劑。

2. 與通過破壞從受精卵產生的胚泡產生的ES細胞不同，可以通過收集他們的細胞來制造，不需要破壞生命或可以成為生命的胚胎，解決了倫理問題。

目前正在研究和開發將iPS細胞分化為不同器官的培養方法。有些器官已經到了實際應用階段。

IPS細胞在再生醫學領域備受期待，在藥物開發方面也備受關注。

通過分化iPS細胞，也可以創建再現疾病狀態的細胞。目前正在進行諸如尋找有效化合物和使用分化為這種疾病的細胞來分析細胞反應的研究。

2.日本iPS細胞開發的經過

說到iPS細胞，很多日本人都會想到京都大學的山中伸彌教授。

山中教授對理化學研究所(理研)林崎良英博士構建的小鼠基因表達數據庫進行了分析，選出了24個預計與細胞初始化相關的基因。

在這些基因中，通過Fbx15基因的表達篩選導入了Oct 3/4、Sox2、Klf4和c-Myc 4的細胞以建立iPS細胞。后來，不是通過Fbx15的表達，而是通過與Nanog基因相關聯的方法建立了iPS細胞。

同時期，麻省理工學院、加州大學洛杉磯分校和哈佛大學也建立了與iPS細胞性質相同的細胞。

在這個階段，基因修飾的小鼠是篩選iPS細胞所必需的。如果是用人來做的話，就需要進行基因修飾的人，這在倫理上是不允許的。

但是，麻省理工學院Jaenisch博士的小組開發了一種以細胞形態進行篩選的方法，使在人類中建立iPS細胞變得現實。

之后，山中教授通過將與小鼠相似的Oct3 / 4，Sox2，Klf4和c-Myc引入人成纖維細胞，成功建立了人iPS細胞。山中教授使用在市場出售的人成纖維細胞建立了iPS細胞，哈佛干細胞研究所的小組在從成年男性掌心采集的細胞中加入了Oct3/4、Sox2、Klf4、c-Myc以及hTERT、SV40large T等基因，建立了iPS細胞。

根據這些，

· 可以使用市場上銷售的人成纖維細胞建立人iPS細胞

· 即使是從成人采集的細胞也能建立iPS細胞

得到了證明。

3.避免癌變的危險

為了創建iPS細胞而導入了Oct 3/4，Sox2，Klf4，c-Myc，但這里出現了問題。四個基因中的C-Myc被認為是癌癥的致病基因，過度表達導致細胞癌變。

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那么，c-Myc的過度表達已被證實。雖然并不是說“過度表達就一定會患癌癥”，但是需要避免這種風險。

然后山中教授通過導入oct3 /4、Sox2、Klf4這3個基因和Glis1這3個基因代替c-Myc，建立了iPS細胞。由此消除了癌化的風險以及使用iPS細胞的人們的不安。

4.iPS細胞專利

iPS細胞基本技術的專利是京都大學iPS研究所持有。但是，iPS研究所并不是隨隨便便就能持有的。

制藥企業拜耳公司也在同一時期建立了與iPS細胞性質相同的細胞。山中教授的專利申請是2006年12月，拜耳公司是2007年6月，山中教授領先。因此山中教授的專利獲得了許可，但是山中教授和拜耳公司的建立方法是有區別的，拜耳公司的部分專利也可能獲得許可。

該基本專利已在30多個國家和地區獲得認可，京都大學iPS細胞研究所免費提供此許可證。

雖然iPS細胞本身的基礎技術專利是京都大學持有，但從iPS細胞再生器官的專利由東京大學和專利管理公司持有。

5.iPS細胞的挑戰

5-1.新的倫理課題

ES細胞有倫理問題，但iPS細胞解決了它。這件事受到對干細胞持批判態度的羅馬教皇廳的歡迎， “稱贊不經過破壞受精卵的過程就能治療疑難雜癥的技術。”

但如果使用這種技術，

· 理論上，同性之間也可以生孩子

· 理論上，可以從同一人的細胞中制作精子和卵子進行受精（事實上是克隆人）

因此，也產生了新的倫理問題。

5-2.應該闡明的機制

關于細胞初始化為什么發生在Oct 3/4，Sox2，Klf4 3和c-Myc或Glis1的詳細機制尚未闡明。這一闡明對于確保iPS細胞的安全性也是重要的信息。目前，許多研究機構正在進行對這一機制的研究。

關于排斥反應，因為是自身細胞，所以理論上不會發生排斥反應。有報告稱在老鼠身上發生過排斥反應。闡明這個機制也是當務之急。

5-3.成本

最后是成本問題。

2014年，為了治療老年性黃斑變性，用iPS細胞制作視網膜上皮細胞時據說花費了約5000萬日元的成本。這樣的話，接受這個治療的患者相當有限，如果保險適用的話，保險制度可能會崩潰。今后，降低成本將成為實際應用的一大障礙。

6.iPS細胞的今后

據悉，IPS細胞對再生醫學和藥物開發有很大的貢獻，許多研究團隊使用這種細胞作為研究材料，并進行了各種研究。

經常看到的新聞里有棒球運動員的韌帶損傷。目前是通過韌帶重建手術從其他部分去除損傷的正常肌腱并進行移植的方法。因為是從身體的一部分移植，所以那個人會有不完整的部分。但是，如果能夠通過iPS細胞再生，就不用犧牲另一部分肌腱來重建韌帶了。

此外，有望對不孕治療做出重大貢獻。雖然不孕的原因有幾個，但是針對其原因之一的生殖細胞發生異常，通過原始生殖細胞的移植，男性和女性的情況都有可能解決。

在藥物開發中，可以用于用iPS細胞制作各種類型的癌細胞，測試抗癌藥的效果，找出可能成為抗癌藥種子的化合物等。目前市場上用于癌癥研究的癌細胞對于人類癌癥的類型來說非常少，難以獲得適用于所有類型癌癥的知識。

由于癌細胞因患者的個體差異而異，有時也會接受患者的捐獻，但在這種情況下，需要倫理委員會等的批準，有時也會限制研究速度。如果可以用iPS細胞人工制作的話，這樣的手續也有可以簡化的部分，所以可以縮短研究成果出來的時間。

今后，使用iPS細胞的研究、醫療將會有很大的發展。但隨之而來的也會產生新的問題。預測和解決這個問題是非常重要的。因此，日本全國的很多研究小組都在進行iPS細胞的研究。