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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學院2蘭州大學第二醫院產科3蘭州大學第二醫院泌尿外科
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分化為多種成體細胞的能力。因此,這項技術最有潛力的應用前景是產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細胞的培養也已經在其他十余種基因疾病中實現,包括帕金森病、1型糖尿病、肌營養不良癥、腺苷脫氨酶缺乏有關嚴重聯合免疫缺陷、Gaucher病Ⅲ型、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個轉錄因子基因(Oct4、Sox2、Klf4、cMyc)的反轉錄病毒載體轉染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,發現這些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
研究發現成纖維細胞來源的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]。
神經退行性疾病
Dimos等[37]成功地從一個患有家族肌萎縮側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合蛋白1的運動神經元細胞。雖然脊髓性肌萎縮癥和肌萎縮側索硬化癥都屬于運動神經元神經退行性疾病,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元有相應癥狀。這可能是因為肌萎縮側索硬化癥基本都是中年以后發病,而脊髓性肌萎縮癥基本都是兒童期發病。此外,也可能是由于神經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異常的患者。2010年,Amoh等[38]研究發現毛囊誘導干細胞可以形成神經元和其他細胞類型,移植的毛囊干細胞促進周圍神經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系統疾病的治療,有了潛在的臨床實用性。這些研究為神經退行性疾病機制以及藥物的研發開辟了新的道路。