學術前沿丨誘導多能干細胞在疾病治療領域的研究進展 _健康小知識

誘導多能干細胞(iPSC)是成體細胞經過重編程進入多能狀態的一種細胞，它可以分化出多種細胞和組織類型。近年來，以細胞醫療為代表的再生療法， iPSC在組織器官損傷，神經退行性疾病以及多種難治性疾病的治療中發揮了重要作用。
01
iPSC治療神經遺傳性疾病
ipscs可以通過暴露于生長因子和細胞培養條件下，誘導分化成神經元和膠質細胞，以及其他最終分化的細胞類型。因此研究人類中樞神經系統神經元譜系成為可能。
1.1遺傳性神經發育障礙
遺傳性神經發育障礙包括一系列以發育過程中神經元功能障礙為特征的疾病。科學家們已經從神經發育性疾病的患者中培育出疾病特異性的ipscs ，包括Rett綜合征、脆性X染色體綜合征、唐氏綜合征、安杰爾曼綜合征、普瑞德-威利綜合征和蒂莫西綜合征（表1) 。基于ipsc的神經發育障礙模型概括了遺傳背景下與特定疾病相關的神經發育的早期步驟，并能有助于識別潛在的細胞和分子機制，建立新的治療方法。

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表1遺傳神經發育障礙的ipsc建模
1.2遺傳性神經退行性疾病
遺傳性神經退行性疾病包括各種涉及神經元結構和功能的慢性和進行性喪失的疾病。迄今為止，科學家們已經從許多神經退行性疾病的患者中培育出ipscs ，包括脊髓肌肉萎縮、家族性自主神經功能異常、肌萎縮性側索硬化癥、亨廷頓病、弗里德里奇共濟失調、馬查多-約瑟夫病、x-連鎖腎上腺腦白質營養不良、阿爾茨海默病和帕金森病（表2) 。

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表2遺傳性神經退行性疾病的ipscs建模
02
iPSC治療心臟類疾病
成人心臟無法修復缺血性損傷導致的心肌受損。近年來， ipsc和ipsc來源的心肌細胞使補充心臟的功能細胞成為了可能。 ipsc來源細胞的治療效果已進行了許多臨床前研究，然而， ipsc來源的細胞治療的潛在機制仍不是很清楚。一個可能的機制是移植細胞的旁分泌作用。 ipsc來源的心肌細胞分泌的外泌體等微囊泡通過轉移內源性分子、調節細胞凋亡、炎癥、纖維化和血管生成來挽救損傷的鄰近細胞，從而發揮保護作用（圖3）。

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圖3外泌體介導的心臟細胞間通訊
2020年9月，日本衛生部批準了慶應義塾大學(KeioUniversity)的一項臨床研究項目，該項目將利用iPS細胞制備的心肌細胞移植到心臟病患者體內。由福田恵一(KeiichiFukuda)教授領導的團隊對3名年齡在20至74歲之間的擴張型心肌病患者進行移植手術。
2020年1月，大阪大學進行了由iPS細胞制成的心肌細胞移植。心肌細胞被制成薄片，粘貼在病人心臟的表面，這樣它們釋放的物質可以幫助心肌再生。然而，細胞本身消失得很快。與此同時，慶應大學在猴子身上進行的一項實驗中證實，移植后的細胞在體內定植，心臟功能得到改善。
2020年5月， Nature雜志報道，兩位終末期心衰患者在中國接受了世界首例基于“重編程”干細胞的心衰治療，并在一年后康復出院。據悉，患者于2019年5月在南京鼓樓醫院注射了從iPS細胞分化得到的心肌細胞，手術由該院心胸外科主任王東進教授完成。這是已知的全球首個用于治療受損心臟的iPS技術的臨床應用。
03
iPSC治療血液類疾病
最初的血液疾病建模主要集中在兩種主要疾病中，鐮狀細胞性貧血和白血病。表4總結了更多關于血液疾病ipsc疾病建模的報告。在造血系統疾病的誘導多能干細胞疾病建模的初步試驗中，科學家們使用了血液干細胞，如骨髓(BM)、臍帶血(CB)、骨髓來源的間充質干細胞來生成誘導多能干細胞。相對于完全成熟的細胞，高度增殖的體細胞血干細胞是重新編程的更好來源。