学术前沿丨诱导多能干细胞在疾病治疗领域的研究进展

诱导多能干细胞(iPSC)是成体细胞经过重编程进入多能状态的一种细胞，它可以分化出多种细胞和组织类型。近年来，以细胞医疗为代表的再生疗法， iPSC在组织器官损伤，神经退行性疾病以及多种难治性疾病的治疗中发挥了重要作用。
01
iPSC治疗神经遗传性疾病
ipscs可以通过暴露于生长因子和细胞培养条件下，诱导分化成神经元和胶质细胞，以及其他最终分化的细胞类型。因此研究人类中枢神经系统神经元谱系成为可能。
1.1遗传性神经发育障碍
遗传性神经发育障碍包括一系列以发育过程中神经元功能障碍为特征的疾病。科学家们已经从神经发育性疾病的患者中培育出疾病特异性的ipscs ，包括Rett综合征、脆性X染色体综合征、唐氏综合征、安杰尔曼综合征、普瑞德-威利综合征和蒂莫西综合征（表1) 。基于ipsc的神经发育障碍模型概括了遗传背景下与特定疾病相关的神经发育的早期步骤，并能有助于识别潜在的细胞和分子机制，建立新的治疗方法。

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表1遗传神经发育障碍的ipsc建模
1.2遗传性神经退行性疾病
遗传性神经退行性疾病包括各种涉及神经元结构和功能的慢性和进行性丧失的疾病。迄今为止，科学家们已经从许多神经退行性疾病的患者中培育出ipscs ，包括脊髓肌肉萎缩、家族性自主神经功能异常、肌萎缩性侧索硬化症、亨廷顿病、弗里德里奇共济失调、马查多-约瑟夫病、x-连锁肾上腺脑白质营养不良、阿尔茨海默病和帕金森病（表2) 。

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表2遗传性神经退行性疾病的ipscs建模
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iPSC治疗心脏类疾病
成人心脏无法修复缺血性损伤导致的心肌受损。近年来， ipsc和ipsc来源的心肌细胞使补充心脏的功能细胞成为了可能。 ipsc来源细胞的治疗效果已进行了许多临床前研究，然而， ipsc来源的细胞治疗的潜在机制仍不是很清楚。一个可能的机制是移植细胞的旁分泌作用。 ipsc来源的心肌细胞分泌的外泌体等微囊泡通过转移内源性分子、调节细胞凋亡、炎症、纤维化和血管生成来挽救损伤的邻近细胞，从而发挥保护作用（图3）。

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图3外泌体介导的心脏细胞间通讯
2020年9月，日本卫生部批准了庆应义塾大学(KeioUniversity)的一项临床研究项目，该项目将利用iPS细胞制备的心肌细胞移植到心脏病患者体内。由福田恵一(KeiichiFukuda)教授领导的团队对3名年龄在20至74岁之间的扩张型心肌病患者进行移植手术。
2020年1月，大阪大学进行了由iPS细胞制成的心肌细胞移植。心肌细胞被制成薄片，粘贴在病人心脏的表面，这样它们释放的物质可以帮助心肌再生。然而，细胞本身消失得很快。与此同时，庆应大学在猴子身上进行的一项实验中证实，移植后的细胞在体内定植，心脏功能得到改善。
2020年5月， Nature杂志报道，两位终末期心衰患者在中国接受了世界首例基于“重编程”干细胞的心衰治疗，并在一年后康复出院。据悉，患者于2019年5月在南京鼓楼医院注射了从iPS细胞分化得到的心肌细胞，手术由该院心胸外科主任王东进教授完成。这是已知的全球首个用于治疗受损心脏的iPS技术的临床应用。
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iPSC治疗血液类疾病
最初的血液疾病建模主要集中在两种主要疾病中，镰状细胞性贫血和白血病。表4总结了更多关于血液疾病ipsc疾病建模的报告。在造血系统疾病的诱导多能干细胞疾病建模的初步试验中，科学家们使用了血液干细胞，如骨髓(BM)、脐带血(CB)、骨髓来源的间充质干细胞来生成诱导多能干细胞。相对于完全成熟的细胞，高度增殖的体细胞血干细胞是重新编程的更好来源。