李海存 單連慧 鐘華 黃家學(xué) 安新穎

干細(xì)胞與再生醫(yī)學(xué)技術(shù)是生命科學(xué)領(lǐng)域的一個(gè)重要前沿分支，隨著近年研究的深入發(fā)展，采用該技術(shù)策略治療多種疾病已成為21世紀(jì)生物醫(yī)藥領(lǐng)域尤為重要的研究方向。在國家“十二五”科學(xué)與技術(shù)發(fā)展規(guī)劃中，干細(xì)胞研究從發(fā)育與生殖醫(yī)學(xué)中單列出來，躋身六大國家重大科學(xué)研究計(jì)劃之一。重點(diǎn)支持細(xì)胞重編程及其調(diào)控機(jī)制研究，干細(xì)胞自我更新及多能性維持的機(jī)理及新物種多能干細(xì)胞的建系，干細(xì)胞的定向誘導(dǎo)分化及其調(diào)控機(jī)制研究，干細(xì)胞發(fā)育與微環(huán)境的相互作用，標(biāo)志物的發(fā)掘、識別與示蹤，干細(xì)胞臨床應(yīng)用基礎(chǔ)研究，植物細(xì)胞全能性與器官發(fā)生等方面的研究[1]。這也為國內(nèi)誘導(dǎo)性多潛能干細(xì)胞的研究發(fā)展提供了重大的機(jī)遇。

2007年，美國和日本科學(xué)家分別宣布獨(dú)立發(fā)現(xiàn)將普通皮膚細(xì)胞轉(zhuǎn)化為干細(xì)胞的方法，這樣得到的干細(xì)胞稱為誘導(dǎo)多功能干細(xì)胞（induced?pluripotent?stem?cell，iPS)。iPS 細(xì)胞具有和胚胎干細(xì)胞類似的功能，卻繞開了胚胎干細(xì)胞研究一直面臨的倫理和法律等諸多障礙，因此在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用前景非常廣闊[2]。2009年，Zhao等[3]在《Nature》發(fā)表文章，首次利用iPS細(xì)胞通過四倍體囊胚注射得到存活并具有繁殖能力的小鼠，從而在世界上第一次證明了iPS細(xì)胞的全能性[4]；Kang等[5]也獨(dú)立成功培育出實(shí)驗(yàn)鼠。這兩項(xiàng)成果對干細(xì)胞全能性的機(jī)理研究以及器官移植、藥物篩選、基因治療等臨床應(yīng)用研究有重要價(jià)值。

筆者從科研投入及產(chǎn)出、臨床試驗(yàn)等多個(gè)角度對iPS細(xì)胞的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了調(diào)研分析，系統(tǒng)把握iPS細(xì)胞研究的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，為國家免疫學(xué)領(lǐng)域科研政策制定及學(xué)科重點(diǎn)發(fā)展方向提供參考依據(jù)。

資料與方法

一、數(shù)據(jù)來源

采用的文獻(xiàn)數(shù)據(jù)來源于湯森路透集團(tuán)的科學(xué)引文索引擴(kuò)展版(SCIE)數(shù)據(jù)庫和德溫特創(chuàng)新索引（DII）數(shù)據(jù)庫；項(xiàng)目數(shù)據(jù)來源于美國國立衛(wèi)生研究院的RePORTER項(xiàng)目數(shù)據(jù)庫；臨床試驗(yàn)數(shù)據(jù)來自于Clinicaltrials數(shù)據(jù)庫。

二、分析方法

iPS細(xì)胞研究領(lǐng)域檢索詞的制定參考Pubmed數(shù)據(jù)庫醫(yī)學(xué)主題詞表中主題詞、下位主題詞和其入口詞，利用這些詞組成的關(guān)鍵詞在SCIE等以上數(shù)據(jù)庫文獻(xiàn)標(biāo)題中進(jìn)行檢索。

采用文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)方法和統(tǒng)計(jì)分析等信息分析方法，利用湯森路透集團(tuán)的Thomson?Data?Analysis(TDA) 和 Microsoft?Excel軟件，對上述來源的數(shù)據(jù)從時(shí)間分布、國家地區(qū)分布、機(jī)構(gòu)分布等方面進(jìn)行了分析，以揭示目前國際iPS細(xì)胞研究領(lǐng)域的整體發(fā)展情況。

（一）科研投入分析

利用美國國立衛(wèi)生研究院（national?institutes?of?health,?NIH）RePORTER 項(xiàng)目數(shù)據(jù)庫[6]，檢索iPS細(xì)胞相關(guān)項(xiàng)目，得到iPS細(xì)胞相關(guān)項(xiàng)目219個(gè)（表1）。從表中可以看出從2008年起，NIH資助的iPS細(xì)胞研究數(shù)量由4項(xiàng)增長到2010年的83項(xiàng)，資助金額由172萬美元整漲到2010年的4295萬美元，但隨后2011年項(xiàng)目數(shù)量略微下降，為79項(xiàng)，但項(xiàng)目資助金額下降更為明顯，為3053萬美元，這可能是數(shù)據(jù)庫更新不及時(shí)的原因。其中獲NIH資助項(xiàng)目數(shù)在5項(xiàng)以上的機(jī)構(gòu)情況見表2，哈佛大學(xué)、斯坦福大學(xué)、威斯康辛大學(xué)麥迪遜分校、約翰霍普金斯大學(xué)等機(jī)構(gòu)獲得項(xiàng)目數(shù)量都在10項(xiàng)以上，雖然戴維?格拉斯通研究所和國立心、肺、血液病研究所這兩個(gè)機(jī)構(gòu)獲得資助項(xiàng)目數(shù)量少（僅為5項(xiàng)），但資助金額卻大大高于項(xiàng)目數(shù)量第三的威斯康辛大學(xué)麥迪遜分校（項(xiàng)目數(shù)量為14項(xiàng)），可以看出這兩個(gè)機(jī)構(gòu)在iPS研究上實(shí)力不俗。

表1 ?2008至2011年iPS細(xì)胞研究領(lǐng)域獲得NIH資助項(xiàng)目數(shù)及資助額度分布

表2 ?iPS細(xì)胞研究領(lǐng)域獲得NIH資助的機(jī)構(gòu)情況

通過篩選中國國家自然科學(xué)基金（national?natural?science?foundation?of?china,?NSFC）項(xiàng)目數(shù)據(jù)庫，2008至2011年，共批準(zhǔn)資助68項(xiàng)iPS細(xì)胞領(lǐng)域研究項(xiàng)目，總金額為2986.5萬元（見注：檢索時(shí)間為2012年2月15日,表3）。從表中可以看出，iPS?研究領(lǐng)域獲得NSFC資助是從2008年開始，從2項(xiàng)迅速增長到2011年的27項(xiàng)。雖然項(xiàng)目數(shù)量增長較為迅速，但是資助額度卻有所下滑。2009年獲得資助項(xiàng)目雖然為17項(xiàng)，但100萬以上的5個(gè)項(xiàng)目中有4項(xiàng)為2009年批準(zhǔn)資助，分別為中國科學(xué)院動(dòng)物研究所周琪負(fù)責(zé)的“核移植及iPS誘導(dǎo)體細(xì)胞重編程機(jī)制的研究”（200萬元）、第二軍醫(yī)大學(xué)錢其軍負(fù)責(zé)的“肝癌特異性誘導(dǎo)多能干細(xì)胞的建立及肝癌發(fā)病新機(jī)制的研究”（200萬元）、北京大學(xué)鄧宏魁負(fù)責(zé)的“建立誘導(dǎo)的多潛能干細(xì)胞（iPS）的分子機(jī)理研究”（200萬元）和同濟(jì)大學(xué)康九紅負(fù)責(zé)的“誘導(dǎo)多能干細(xì)胞(iPS)形成中組蛋白修飾的功能及機(jī)制”（180萬元）項(xiàng)目。

表3 ?2008至2011年iPS細(xì)胞研究領(lǐng)域獲得NSFC資助項(xiàng)目數(shù)及資助額度分布

1.科研產(chǎn)出：通過檢索SCIE和DII數(shù)據(jù)庫，分別從論文和專利兩方面分析iPS細(xì)胞相關(guān)研究產(chǎn)出現(xiàn)狀。檢索SCIE數(shù)據(jù)庫，檢索文獻(xiàn)類型為研究論文（Article）和綜述（Review），檢索結(jié)果為722篇；檢索DII專利數(shù)據(jù)庫，檢索結(jié)果為159件（檢索時(shí)間是2012年2月15日）。

（二）時(shí)間分析

2006年，日本京都大學(xué)Yamanaka等[7]在《Cell》發(fā)表文章，宣布通過逆轉(zhuǎn)錄病毒將Oct4、Sox2、c-Myc、Klf4四個(gè)轉(zhuǎn)錄因子基因?qū)氲叫∈笈咛コ衫w維細(xì)胞中，獲得了與胚胎干細(xì)胞相似的細(xì)胞系，被稱為iPS細(xì)胞。此后iPS細(xì)胞研究領(lǐng)域論文量呈爆發(fā)式增長，從2006年的1篇增加到2011年的331篇（圖1）。由于專利申請到公開有18個(gè)月的時(shí)滯，因此2010年特別是2011年的數(shù)據(jù)不完整。雖然iPS細(xì)胞相關(guān)專利增長的數(shù)量和速度稍慢于論文，也是呈爆發(fā)式增長（圖2）。因此可以預(yù)見今后幾年內(nèi)，iPS細(xì)胞研究領(lǐng)域的科研產(chǎn)出將繼續(xù)保持高增長勢頭。

圖1 ?2006至2011年iPS細(xì)胞論文總體情況

圖2 ?2007至2011年基本專利年iPS細(xì)胞專利技術(shù)分布

（三）國家分析

對研究論文第一作者所在的國家進(jìn)行分析，有二十多個(gè)國家開展了iPS細(xì)胞相關(guān)的研究，其中排名前10位的國家發(fā)表的論文占總論文數(shù)的91.14﹪（表4）。美國在該領(lǐng)域發(fā)表的論文數(shù)量排在第1位，共發(fā)表論文301篇，占該領(lǐng)域論文總量的41.69﹪，篇均被引頻次為47.85，由此可見美國在領(lǐng)域內(nèi)的強(qiáng)大實(shí)力。日本的發(fā)文量排第2位，發(fā)表論文數(shù)量為137篇，占該領(lǐng)域論文總量的18.98﹪，篇均被引頻次排名第一，高達(dá)77.73，這與日本開創(chuàng)性地開辟iPS研究領(lǐng)域密不可分的。中國的發(fā)文量排在第3位，發(fā)表論文數(shù)量為78篇，占該領(lǐng)域論文總量的10.80﹪，但總被引頻次為1172，導(dǎo)致篇均被引頻次偏低，為15.03，中國在iPS細(xì)胞研究領(lǐng)域相關(guān)研究論文的質(zhì)量有待提高。與論文國家排名情況類似，159件專利除5件為PCT專利外，優(yōu)先權(quán)國分布情況見表5：美國專利份額與論文接近，日本和中國專利份額相應(yīng)提高，分別提高了7.44和2.41個(gè)百分點(diǎn)。

表4 2006至2011年iPS細(xì)胞研究領(lǐng)域論文產(chǎn)出前10國家

表5 2006至2011年iPS細(xì)胞研究領(lǐng)域?qū)＠麅?yōu)先權(quán)國分布

（四）機(jī)構(gòu)分析

對iPS細(xì)胞研究論文第一作者所在的機(jī)構(gòu)（文獻(xiàn)量10篇及以上）進(jìn)行分析（表6）。從論文數(shù)量來看，論文量排名靠前的13個(gè)機(jī)構(gòu)中，排在前五位的依次是：哈佛大學(xué)、京都大學(xué)、中國科學(xué)院、斯坦福大學(xué)、約翰霍普金斯大學(xué)。其中，美國機(jī)構(gòu)7家，日本機(jī)構(gòu)2家、中國、德國、西班牙和伊朗各1家。中國科學(xué)院發(fā)表論文21篇，其中廣州生物醫(yī)藥與健康研究院11篇，上海生命科學(xué)研究院6篇，動(dòng)物研究所4篇，篇均被引頻次為28.10；美國和日本的機(jī)構(gòu)不僅論文量高，篇均被引頻次數(shù)更高，其中哈佛大學(xué)的篇均被引頻次為111.03，京都大學(xué)高達(dá)259.58。iPS細(xì)胞專利量3件及以上機(jī)構(gòu)有14個(gè)，如表7所示。其中美國和日本機(jī)構(gòu)均為6個(gè)，中國機(jī)構(gòu)有2個(gè)，分別是中國科學(xué)院和軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院。這14個(gè)機(jī)構(gòu)中，3個(gè)為公司：日本尼康公司、美國的國際細(xì)胞動(dòng)力學(xué)公司和iPierian公司。中國科學(xué)院的9件專利中，廣州生物醫(yī)藥與健康研究院5件，上海生命科學(xué)研究院3件，中國科學(xué)院動(dòng)物研究所1件。可見美國和日本在iPS細(xì)胞研究領(lǐng)域已經(jīng)形成了占據(jù)主導(dǎo)地位的核心機(jī)構(gòu)，對知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)和產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化也非常積極。

表6 ?2006至2011年iPS細(xì)胞研究領(lǐng)域論文產(chǎn)出機(jī)構(gòu)情況

三、相關(guān)臨床試驗(yàn)

在Clinicaltrials[8]的主題分類中，暫無iPS細(xì)胞的直接分類，故利用iPS相關(guān)關(guān)鍵詞檢索，經(jīng)過篩選核對得到13項(xiàng)臨床試驗(yàn)（截止2012年2月15日），全部未標(biāo)明臨床試驗(yàn)階段（表8）。從表中可以看到，iPS相關(guān)臨床試驗(yàn)注冊最多的是2009年，有5項(xiàng)臨床試驗(yàn)。發(fā)起方最多的是美國，共有8項(xiàng)，其他為以色列（4項(xiàng)）和伊朗（1項(xiàng)）。這些臨床試驗(yàn)涉及酒精使用關(guān)聯(lián)疾病、肌萎縮側(cè)索硬化癥、鐮狀細(xì)胞貧血神經(jīng)退變性疾病、嗜血細(xì)胞性淋巴組織細(xì)胞增生癥、創(chuàng)傷性脊髓損傷、孤獨(dú)癥、視網(wǎng)膜疾病、冠狀動(dòng)脈疾病等疾病。國際細(xì)胞動(dòng)力學(xué)公司已經(jīng)使用來自于人源iPS細(xì)胞的iCellTM心肌細(xì)胞，驗(yàn)證體外心臟毒性檢測試劑盒的有效性，結(jié)果與動(dòng)物模型心臟毒性研究數(shù)據(jù)相關(guān)性非常好[9]。斯克利普斯轉(zhuǎn)化科學(xué)研究所即將開展的“應(yīng)用誘導(dǎo)性多潛能干細(xì)胞評價(jià)心血管疾病顯形”臨床試驗(yàn)項(xiàng)目將iPS細(xì)胞更進(jìn)一步應(yīng)用到臨床上來。

表7 ?2006至2011年iPS細(xì)胞研究領(lǐng)域?qū)＠麢C(jī)構(gòu)分布情況

討 論

iPS細(xì)胞不僅可用于定向分化和干細(xì)胞移植，還可以提供體外的疾病模型，以便于研究疾病的形成機(jī)制、新的治療方法和篩選新藥，但應(yīng)用iPS細(xì)胞來治療疾病是終極目標(biāo)。應(yīng)用文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)方法和網(wǎng)絡(luò)調(diào)研等信息分析方法，對iPS細(xì)胞領(lǐng)域研究現(xiàn)狀進(jìn)行了分析。研究結(jié)果表明：（1）?2008年至2011年，美國NIH中國NSFC對iPS細(xì)胞領(lǐng)域研究資助力度持續(xù)加大，但中國資助的項(xiàng)目數(shù)量和額度上與美國還有一定的差距；（2）美國和日本在iPS細(xì)胞研究領(lǐng)域已經(jīng)形成了占據(jù)主導(dǎo)地位的核心機(jī)構(gòu)，相比之下，中國雖然在iPS細(xì)胞領(lǐng)域論文和專利總量均位居第三，但還沒有形成諸如哈佛大學(xué)和京都大學(xué)等具有國際競爭力的核心科研機(jī)構(gòu)；（3）美國和日本在對iPS細(xì)胞領(lǐng)域的知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)和產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化上非常積極，中國需要引導(dǎo)產(chǎn)業(yè)界積極參與，加快iPS細(xì)胞領(lǐng)域產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化。

表8 ?2007至2012年iPS細(xì)胞研究領(lǐng)域開展臨床試驗(yàn)情況

1?中華人民共和國科學(xué)技術(shù)部.國家“十二五”科學(xué)與技術(shù)發(fā)展規(guī)劃[EB/OL].http://www.most.gov.cn/kjgh/[2012-02-13].

2?秦彤,苗向陽.iPS細(xì)胞研究的新進(jìn)展及應(yīng)用[J].遺傳,2010,32(12):1205-1214.

3? Zhao?XY,?Li?W,?Lv?Z,?et?al.?iPS?cells?produce?viable?mice?through?tetraploid?complementation[J].?Nature.2009,461(7260):86-90.

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