北联世纪采用iPS细胞技术个体化定向分化自身所需细胞

iPS细胞细胞是由一些多能遗传基因导入皮肤或者血液等细胞中制造而成，通过重新变成让这些普通的体细胞“初始化”，回到类似胚胎的多能状态，使其具备胚胎干细胞功能，这就是“iPS细胞”。“iPS细胞”具有和胚胎干细胞类似的功能，不需要制造胚胎，就可以从皮肤组织的细胞，制造出具有胚胎干细胞功能的细胞，那么就不再有问题了，从而能够开发出无限来源的用于治疗目的的任何类型的人类细胞。iPS细胞和ES细胞除了不能生成胚胎以外，可以产生所有的细胞，如果用于医疗，那么理论上可以治愈所有疾病——凡是对人类有害的组织都去除，替换为重新生长的正常组织。

在制造过程中，研究人员使用了4种遗传基因，同时加入了7种包括可阻碍特定蛋白质合成的物质和酶在内的化合物，以研究其各自的制造效率。研究结果显示，没有添加化合物时，遗传基因的导入效率为0.01％—0.05％，而加入了叫“巴尔普罗酸”的蛋白质合成阻碍剂之后，导入效率竟升至9.6％—14％。如果从这4种遗传基因中排除导致细胞癌化的遗传基因，只使用3种基因，过去的导入效率只有0.001％甚至低，而加入“巴尔普罗酸”之后，其效率也提高了约50倍。研究人员认为，这很可能是因为“巴尔普罗酸”可以促进多能遗传基因的活性。研究人员将就添加化合物是否会使遗传基因产生变异展开研究，以在提高制造效率的同时保证安全性。

突破障碍

科学家让普通体细胞“初始化”，使其具备胚胎干细胞的功能，这就是“iPS细胞”。“iPS细胞”具有和胚胎干细胞类似的功能，却绕开了胚胎干细胞研究一直面临的和法律等诸多障碍，因此在医疗领域的应用前景非常广阔。这一新技术也被权威科学杂志《自然》、《科学》分别评为当年的第一大和第二大科学进展。

由于一些国家明确反对胚胎干细胞研究，使国际上许多有关的干细胞研究处于进退两难的境地。在一些国家陆续宣布禁止胚胎干细胞研究后，这一干细胞研究领域最有前途的研究道路被逐渐堵死，这也大大打击了一些国家的科学家对于干细胞研究的积极性。而“iPS细胞”的出现则让大家站在了公平竞争的起跑线上，“海阔凭鱼跃，天高任鸟飞”，国际干细胞研究摆脱了许多顾忌，有关研究的竞争态势日益显现。

全新领域

在香山科学会议召开的当天，日本和美国研究人员分别在《细胞》和《科学》杂志上在线发表论文，宣布他们各自独立进行的研究，首次利用人体皮肤细胞诱导培育出类胚胎干细胞。这一突破被誉为生命科学研究的里程碑。而在此次香山科学会议的多个报告中，研究人员都不约而同地看好诱导性多功能干细胞（iPS细胞）。

学界对这一研究给予高度评价，不仅因为它能避免人体胚胎克隆技术引发的争议，更由于它突破了以往只能利用卵子和胚胎的取材限制，其高效、便利为再生医学应用打开了大门，为未来干细胞用于个体治疗带来了希望。

激烈竞争

美日争锋“iPS细胞”：自从iPS细胞”研究成果公布不久，一直对胚胎干细胞研究持反对意见的美国迅速发表声明，对这一新成果表示欢迎。似乎是受到了“鼓舞”，美国科学家在这一领域迅速跟进，利用“iPS细胞”治疗老鼠的镰状细胞血症获得进展，这是科学界利用“iPS细胞”进行医疗研究的首次尝试。美国哈佛大学科学家又宣布直接从志愿者身上提取皮肤细胞，并将其改造成了“iPS细胞”。而此前美日研究小组都是利用实验室培养过的人体皮肤细胞进行研究。

日本是这场国际科研竞争的“领跑者”之一，围绕干细胞医疗应用的国际竞争必将加剧，因此日本对“iPS细胞”表现了极大的热情，希望抓住这样一个能够提高日本科研竞争力的良机。日本文部科学省决心整合全国的干细胞研究力量，在京都大学设立“iPS细胞”研究中心，全力支持“iPS细胞”研究。

英法认知“iPS细胞”潜在优势：在“iPS细胞”研究成果正式公布之前，世界第一只体细胞克隆动物多利羊的培育者、英国苏格兰爱丁堡大学教授伊恩·威尔莫特就宣布放弃人类胚胎干细胞克隆研究，转而进行“iPS细胞”研究，他认为这种细胞比胚胎干细胞更具潜在优势。

目前全球“iPS细胞”研究领域的竞争主要在美日之间展开，但是其他不少国家的政府和科学家也都认识到了“iPS细胞”的应用前景，并积极地参与到有关的研究竞争中来。可喜的是，这是造福人类的竞争，在这场竞争中没有“失败者”，受益的应该是全人类。

京都大学山中伸弥教授的研究小组在实验中使用了两个质粒，一个质粒运载“c-Myc”基因，另一个质粒运载Oct3/4、Klf4和So*2基因，然后把两个质粒同时导入实验鼠胚胎成纤维细胞，成功培育出了iPS细胞。进一步的实验证实，用这种方法培养的iPS细胞与以往的iPS细胞一样能分化生成表皮、横纹肌和神经组织等多种细胞，但转化效率比用逆转录酶病毒为载体要低一些。下一步的目标是提高转化效率，用新方法把人类的体细胞培育成iPS细胞。这项成果将发表在美国《科学》杂志网络版上。

如今，iPS细胞的培养技术已经成熟，各国科学家陆续已经找到了突破转化效率和成功率的难题，现都抓紧着手于利用iPS细胞技术治疗人体各种疑难病症的研究中，比如1型糖尿病、血液病、白血病、恶性肿瘤、无精子症、无卵子症等。

iPS细胞、胚胎干细胞和成体干细胞因为能分化成多种器官和组织细胞，被称为“万能细胞”。不少研究人员认为，iPS细胞不涉及问题，在再生医疗领域具有更广阔的应用前景。

iPS细胞治疗老年黄斑变性致盲

2014年，日本高桥雅代（Masayo Takahashi）研究团队使用患者自体细胞衍生的iPS细胞治疗了一名AMD患者。这名患者在首次就诊前2个月进行了双眼白内障手术，但病变并没有得到好的控制，疾病持续的发展着。高桥雅代研究团队使用iPSCs，分化出了RPE细胞，进而将细胞制备成了一个1.3mm×3.0mm的薄片。研究人员将细胞片移植给了患者右眼。在术后3个月的时候，研究人员终于在患者的右眼中发现了大量存在的功能性RPE细胞，通过干细胞治疗成功阻止了疾病的进展！

iPS细胞体外生成生殖细胞

2016年，科研团队利用iPS技术在体外培育出了具有生殖功能的精子细胞，并成功用其繁衍出小鼠后代。

他们将小鼠胚胎皮肤细胞在培养皿里诱导成原始生殖细胞，再把这些原始生殖细胞放在一堆来自睾丸细胞里共同培养...最终那些原始生殖细胞在睾丸细胞的陪伴下，成长成了具有精子功能的细胞，与卵细胞结合并繁殖出健康的小鼠个体。

iPS细胞体外生成“人工肝脏”

2019年，由东京医学和牙科大学教授领导的研究小组用iPS细胞培育出了直径只有约0.2毫米的肝脏组织——“迷你肝脏”，可在体外再现肝炎病症并用于试验相关药物。这次的试验也标志着这种“器官”首次由iPS细胞制成。通过从iPS细胞创建'微型器官'，可以重现疾病的状态，是一种可以适用于未来肺部或肠道疾病的技术。

iPS细胞治疗脊髓损伤

2019年，日本利用iPS细胞诱导成的神经干细胞移植到严重脊髓损伤的患者，在此次治疗中，研究人员将通过使用iPS细胞转化为作为神经细胞基础的细胞，每次移植约200万个新神经细胞到患者的受伤区域来进行治疗，作为额外防御措施，研究人员还会采用免疫抑制药物以防止移植细胞的排斥，治疗后患者恢复效果改善非常明显。

iPS人工角膜移植成功

2019年，全球首例利用iPS细胞培养出的角膜组织移植手术在日本顺利完成。使用iPS技术培养制备的角膜片层里含大约300-400万个角膜细胞，与健康人眼中的角膜细胞数量相同。接受移植的是一名患有重度“角膜上皮干细胞衰竭症”的女性，术后患者视力有所改善，并于8月出院。研究小组用一年时间观察移植的安全性和效果，结果显示安全性和效果均非常有效。

iPS细胞体外生成CAR-NK细胞

2020年，美国食品药品监督管理局（FDA）正式批准Fate公司在研疗法FT596的研究性新药申请。FT596原子克隆株诱导多能干细胞系，是该公司首个现成的CAR-NK细胞免疫疗法，靶向多种肿瘤相关抗原。大部分患者在进行细胞疗法时，对自体或者异体来源的细胞需求量都是非常庞大的，这将导致细胞疗法的成本昂贵、耗时较多以及产品的品质难以控制。只有iPSC来源的细胞疗法才能满足需求，这将有可能改变免疫细胞疗法的市场游戏规则。

iPS细胞体外生成毛囊细胞

2019年，美国Sanford Burnham Prebys医学研究所的科学家利用iPS细胞开发了一种让皮肤重新生长头发的方法，通过iPS技术诱导出真皮间叶细胞（位于毛囊底部的细胞，能诱导头发形成），这项试验已在小鼠身上得到了验证。

iPS细胞体外生成睾丸间质细胞

2020年，《PNAS》杂志刊登了加拿大麦吉尔大学和美国南加州大学Papadopoulos团队一项新的研究成果。研究人员在实验室中成功将人iPS细胞转化为产生睾酮的睾丸间质细胞，为个性化细胞治疗低睾酮患者铺平了道路。

干细胞是现在整个生命科学的最前沿，而且是未来应用中大家最关注的一个学科，无疑将来会引起一场新的医学革命。iPS细胞的出现，让再生医学界摆脱了胚胎干细胞研究相关的桎梏，在短短的十年时间之内就从实验室走向了临床应用，造福于人类。

iPS细胞体外分化成精原细胞，发育成精子

2021年，国内北联世纪干细胞科技通过提取无精症患者的组织，将提取出的成体干细胞接种在培养板中孵育，放入转录因子，将这个体细胞重新编程，诱导为多能干细胞(IPS，Induced Pluripotent Stem Cells)，通过IPS技术诱导的多能干细胞分化成原始生殖细胞，再把雄性生殖细胞保存在湿润的培养箱中，让其分裂，并通过离心收集，收集完放置培养箱中继续孵育。在培养20天后，成功发育成成熟的精子，随后研究人员将精子和卵子结合，成功形成受精卵，并怀孕。于2022年年底成功生育健康宝宝。

国内北联世纪干细胞科技率先将iPS细胞技术由美国实验室平移到国内，利用iPS细胞可以产生人体所有的细胞的特性，将采用iPS细胞技术实现个体化定向分化自身所需干细胞，这也就意味着提取自身皮肤组织和血液，培养出适合自己的身体的任何一种细胞，用于补充自身缺少的细胞，真正做到了个体化定制。比如：分化成β胰岛细胞来治疗糖尿病，分化成血细胞可以为白血病患者创造不含癌细胞的新血液，分化成免疫细胞来治疗肿瘤，分化成神经元来治疗神经系统疾病，甚至可以分化成生殖细胞来培养出精子、卵子。

利用iPS细胞技术还解决了细胞培养取材来源的问题，不受年龄和疾病的限制，都可以提取皮肤组织和血液，利用iPS技术培养出适合自己的细胞。虽然目前的科技水平仅能利用iPS细胞在体外形成细胞或者人体组织，直接在体外培育成肢体甚至器官仍然任重道远。

人类已经前所未有的接近了永生的梦想，而iPS细胞是否会成为打开那道门的钥匙？让我们拭目以待！