诱导多能干细胞|ips细胞名词解释

诱导多能干细胞（ips细胞名词解释）干细胞者说2020-09-03 23:29:19
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未来的一天，也许细胞治疗就如今天的小分子药物一样生产简单、价格低廉，那时候也许我们就进入了细胞治疗的新纪元。

撰文：MING（奇迹之光）来源：蓝色彩虹● ● ●
近年来，细胞治疗一直是中外研究者们关注的热门领域，也吸引了大量的资金和企业进入。目前，全球已经有几十种细胞治疗产品获批上市，用于治疗多种疾病。
1 理想的细胞治疗方式
2019年年初，美国FDA宣布了对未来细胞治疗的发展计划。FDA预测，到2025年这一领域每年将有10-20款新药获得批准[1] 。根据全球市场情报机构Fiormarkets发布的报告显示，2017年全球细胞治疗技术市场大概为112亿美元[2] 。在细胞治疗产品中，2017年获批上市的CAR-T细胞产品Kymriah和Yescarta展现了极强的临床有效性，让免疫细胞治疗获得了极大的关注，被寄予了能彻底治愈癌症的厚望。
CAR-T细胞产品，主要流程是从病人的外周血中分离单个核细胞，激活后通过慢病毒转染CAR结构，再回输到病人体内。这种方法在产业应用上面有一定的局限：
1. 自体使用，每次采集只能给单个病人使用，不能规模化生产。

2. 生产制备和质检方面操作繁琐、成本高昂。（CAR-T细胞治疗产品大概在 40-50万美金。）

3. 有限的细胞数量影响临床应用。
4. 细胞的改造效率较低，转染效率大概在30-50%；对于NK细胞，转染可能会是更难的一个技术点。
5. 一般是混合细胞产品，在质检、安全性、临床申报方面都有一定的挑战。
未来更理想的细胞治疗方式，应该具备以下几个特征：
细胞来源必须是一种可以无限增殖的细胞。
细胞易改造，可避免如病毒转染效率低等技术问题。
治疗终产品为均一细胞，易于鉴别，从而降低生产、质检，以及申报难度。
可规模化生产，降低成本。

图1. 理想新一代细胞治疗具备的优势
2 走进诱导多能干细胞新时代
诱导多能干细胞（induced pluripotent stem cell, iPSC）能够生产具备以上的理想细胞治疗的四个特点，在近年来获得了不少的关注，尤其是 Fate Therapeutics 公司的免疫细胞应用，展示了iPSC在新一代细胞治疗中潜在的重要作用。
iPSC基本知识
2006年，日本京都大学山中伸弥（Shinya Yamanaka）团队在《细胞》上率先报道了诱导多能干细胞的研究。
他们把Oct3/4,Sox2、c-Myc和Klf4这四种转录因子基因克隆入病毒载体，然后引入小鼠成纤维细胞，发现可诱导其转化为一种新细胞，即诱导多能干细胞iPSC 。iPSC在形态、基因和蛋白表达、表观遗传修饰状态、细胞倍增能力、类胚体和畸形瘤生成能力、分化能力等方面都与胚胎干细胞极为相似，具备和胚胎干细胞一样的应用潜能。iPS技术在问面世短短5年后，就获得了2012年诺贝尔生理学医学奖。

图2. 诱导多能干细胞的流程
经过十几年的技术优化，现在iPSC已经可以从多种体细胞（包括血液、尿液、皮肤等）中诱导产生。各种重编程技术的区别主要在于：转录因子的选择以及载体的使用。其技术路径主要分为病毒转染、质粒电转以及小分子诱导。

图3. 重编程诱导技术的优劣势对比
iPSC独特的产业化优势
目前已经用于细胞治疗的干细胞主要为成体干细胞、胚胎干细胞（embryonic stem cells，ESC）以及iPSC 。成体干细胞来源困难、体外扩增较难且有分化局限性；胚胎干细胞的分化潜能最大，但却一直受限于伦理问题以及个体化差异、免疫排异等问题，因此发展和转化应用也受到一定局限。
iPSC与其他两种干细胞相比，具备如百思特网下优势：
没有伦理问题
细胞来源容易，利用成体细胞（如皮肤，血液）可获得
可个体化的制备，免疫排异小
具备强分化能力，能分化出不同的功能细胞；
可无限扩增，可降低成本且细胞一致性高（图4）。

图4. 三种主要干细胞的优劣势对比
iPSC在CAR-NK方面的优势
在早期应用中，iPSC有分化效率低和iPSC残留致癌的安全性问题。因此，在临床应用的推广以及适应症的选择方面有较大的局限性。随着iPS技术的不断发展，在癌症治疗方向的应用得到了一定的突破。