陳媛媛，黃永增，蔡曉珍，李少婷，林東杰

誘導(dǎo)多能干細胞(induced pluripotent stem cells，iPSC)最初是2006年由日本科學(xué)家山中伸彌利用病毒載體將4個轉(zhuǎn)錄因子的組合轉(zhuǎn)入分化的體細胞中，使其重編程而得到的類似胚胎干細胞的一種細胞類型[1]。IPSC作為干細胞產(chǎn)業(yè)大軍中的一員，近年來在心血管疾病、神經(jīng)系統(tǒng)疾病和眼科疾病等領(lǐng)域均取得了重要進展，成為研究熱點之一[2-4]。作者從可視化角度，依據(jù)社會網(wǎng)絡(luò)分析的原理，探討2008～2017年iPSC方面科技論文產(chǎn)出及分布情況，總結(jié)iPSC的發(fā)展熱點及應(yīng)用前景。

1 資料與方法

以“induced pluripotent stem cells” OR “induced pluripotent stem cell” OR IPSC OR IPSCS檢索式，對美國《科學(xué)引文索引》(Science Citation Index,SCI)數(shù)據(jù)庫2008年1月1日—2017年12月31日文獻進行檢索。共檢出文獻6 343篇，統(tǒng)計分析文獻發(fā)表的年代、期刊來源、發(fā)文機構(gòu)、基金資助、關(guān)鍵詞，生成可視化山丘圖和研究聚類樹狀圖，進行研究熱點分析。

2 結(jié)果

2.1 年代分布 2008—2017年10年間iPSC領(lǐng)域國際總發(fā)文量處于高速增長態(tài)勢，至2015年后發(fā)展速度減緩，而我國發(fā)文量處于上升趨勢，且所占比重有所增加，但國際占比不高(圖1)。

圖1 2008～2017年國際與我國SCI收錄iPSC文獻對比圖

2.2 國家分布 圖2可見2008—2017年iPSC領(lǐng)域科技論文國家分布情況，位于前3位的國家為美國(2 629篇，41.45%)、日本(1 062篇，16.74%)、中國(906篇，14.28%)，3國發(fā)文量占總量的72.47%，處于核心發(fā)文國家地位。

圖2 2008—2017年SCI收錄iPSC領(lǐng)域科技論文國家分布

2.3 機構(gòu)分布 表1列出2008～2017年iPSC領(lǐng)域科技論文發(fā)文量前10名機構(gòu)，其中美國7個、日本2個、中國1個，排名前3位的機構(gòu)為UNIVERSITY OF CALIFORNIA SYSTEM(397篇，6.26%)、KYOTO UNIVERSITY (315篇，4.97%)、HARVARD UNIVERSITY(282篇，4.45%)，我國僅有中國科學(xué)院在榜單之列(155篇，2.44%)。

表1 2008—2017年SCI收錄iPSC領(lǐng)域科技論文量前10名機構(gòu)

2.4 期刊分布 2008—2017年iPSC領(lǐng)域發(fā)文量前10名期刊見表2，10本期刊累計發(fā)文量26.45%，成為iPSC領(lǐng)域主要的發(fā)文期刊，而對iPSC報道居于前三位的有PLOSONE、STEMCELLRESEARCH、CIRCULATION。

表2 2008—2017年SCI收錄iPSC領(lǐng)域發(fā)文量前10名期刊

2.5 基金分布 共4 971篇(78.37%)獲得基金支持。2008～2017年iPSC領(lǐng)域科技論文基金分布情況見表3，其中美國國立衛(wèi)生研究院資助基金(707篇，11.15%)、中國國家自然科學(xué)基金(273篇，4.30%)、加利福尼亞再生醫(yī)學(xué)研究所(131篇，2.07%)位列前3名，基金資助項目也主要來自美國、中國、日本等國各級基金的支持。

2.6 高頻關(guān)鍵詞分布 參照H指數(shù)[5]定義，對2008～2017年出現(xiàn)的高頻關(guān)鍵詞利用Bicomb軟件處理生成的矩陣導(dǎo)入gCLUTO軟件，生成可視化山丘圖(圖3)。高頻關(guān)鍵詞統(tǒng)計分析是對序號為26，出現(xiàn)頻次大于等于27，累計頻次為29.78%的關(guān)鍵詞進行。

表3 2008—2017年SCI收錄iPSC領(lǐng)域基金資助情況

圖3 基于gCLUTO有關(guān)iPSC研究文獻高頻關(guān)鍵詞聚類山丘圖

從圖3中可以看到，有5個山丘形狀，聚類呈現(xiàn)清晰，分別代表高頻詞篇聚類后產(chǎn)生的5種類別。數(shù)字1代表的是相似度大且文獻集中的一類，山頂?shù)募t色表明關(guān)鍵詞相似度差別小；數(shù)字0,2,3山頂顏色略微有點差異，高度相似，山頂顏色接近綠色，表明關(guān)鍵詞相似度處于中間位置；數(shù)字4山頂顏色是藍色，說明文獻相似度最低。0值由白色來表示，1值用紅色來表示，生成圖片(圖4)。

圖4 基于gCLUTO有關(guān)iPSC研究文獻高頻關(guān)鍵詞聚類樹狀圖

經(jīng)過對可視化山丘圖與可視化矩陣的聚類結(jié)果相匹配，將2008～2017年iPSC方面的文獻進行分析、歸納和概括，總結(jié)近10年iPSC的研究熱點，具體分布情況見表4。

表4 2008—2017年SCI收錄iPSC領(lǐng)域研究熱點

3 討論

SCI是由美國科學(xué)信息研究所創(chuàng)辦出版的引文數(shù)據(jù)庫，是國際公認的進行科學(xué)統(tǒng)計與科學(xué)評價的主要檢索工具之一，常被科研機構(gòu)、高校等單位引入作為重要評價指標，該指標客觀、公正、缺少人為干預(yù)[6]。

科技的發(fā)展大致經(jīng)歷萌芽期、發(fā)展期、成熟期、衰退期4個階段，遵循普萊斯指數(shù)的規(guī)律，iPSC的發(fā)展也不例外[7]。IPSC在國際上的研究已經(jīng)處于較成熟階段，發(fā)表文獻量和發(fā)展速度已經(jīng)進入緩慢發(fā)展階段，而iPSC在我國的研究正處于上升階段，無論是文獻量還是發(fā)展速度都呈現(xiàn)快速發(fā)展的趨勢。美國、日本、中國發(fā)文量占總發(fā)文量72.47%，已經(jīng)超過了總量的一半以上。日本科學(xué)家率先發(fā)現(xiàn)了iPSC，所以iPSC在日本得到了長足的發(fā)展；美國擁有大量的研究機構(gòu)與頂級的期刊，干細胞研究一直處于領(lǐng)先地位，iPSC的研究擁有強大的基礎(chǔ)與后盾；我國對于iPSC的研究雖然起步較晚，但表現(xiàn)出強勁的發(fā)展勢頭，在國際上占據(jù)的比例逐年增大，iPSC的研究需要大量科研經(jīng)費的投入，存在投入與產(chǎn)出不成正比的問題，因此研究多集中在高校或者研究院。

科技的發(fā)展離不開資金的投入，大量而充足的資金投入能夠推動科技的發(fā)展，同時提供穩(wěn)定的保障[8]。在眾多iPSC的研究中，78.37%的文獻受到了各個國家數(shù)百項的基金支持，主要有美國國立衛(wèi)生研究院資助基金、中國國家自然科學(xué)基金、加利福尼亞再生醫(yī)學(xué)研究所基金。近年來，iPSC研究的相關(guān)文獻產(chǎn)出率隨著各國研究資金的投入而呈現(xiàn)增長的趨勢，隨之在臨床上的運用也逐漸開展。

根據(jù)以上分析的結(jié)果，對近10年iPSC發(fā)展熱點進行歸納和總結(jié)。

3.1 基礎(chǔ)研究

3.1.1 體細胞重編程為具有胚胎干細胞特性的iPSC IPSC是對成熟細胞重編程得到的，和胚胎干細胞一樣具備分化成多種細胞的潛力，可用于修復(fù)受損的組織和器官[9]。重編程是一個復(fù)雜的過程，除受細胞內(nèi)因子調(diào)控外還受細胞外信號通路的調(diào)控。iPSC與胚胎干細胞相似，克隆邊界清楚、細胞核質(zhì)比高，能無限增殖并維持不分化狀態(tài)，具備向3個胚層分化的潛能，但在染色體畸變、拷貝數(shù)變異、表觀遺傳水平等方面存在差異。

3.1.2 MicroRNAs在iPSC中的表達 MicroRNA是一類分布廣泛、進化上高度保守的小分子非編碼RNA，長度約為22個核苷酸，具有轉(zhuǎn)錄后調(diào)控基因表達的功能。以microRNA導(dǎo)入的方式，通過媒介的方式避免了可能的整合和時間消耗，可以保證iPSC無外來整合。研究表明microRNA可獨立完成重編程過程，microRNA和信號傳導(dǎo)通路抑制劑的使用為重編程提供了一個不依賴病毒和轉(zhuǎn)錄因子的新方法[10]。

3.2 IPSC在神經(jīng)損傷領(lǐng)域的應(yīng)用

3.2.1 IPSC在腦卒中中的應(yīng)用 腦卒中俗稱中風(fēng)，是因腦部血管突然破裂或血管阻塞導(dǎo)致血液不能流入大腦而引起腦組織損傷的一種急性腦血管疾病。由于iPSC具有高致瘤性和低存活率，需要先分化為神經(jīng)干細胞才能發(fā)揮其作用。目前有多種方法可在體外成功將iPSC誘導(dǎo)為神經(jīng)干細胞，研究證實在iPSC分化為神經(jīng)干細胞再進行移植效果優(yōu)于直接使用iPSC，當(dāng)神經(jīng)細胞受損時，移植的神經(jīng)干細胞受微環(huán)境作用向病灶處遷移、增殖、分化，進行修復(fù)[11]。

3.2.2 IPSC在帕金森病治療中的應(yīng)用 帕金森病是中老年常見的中樞神經(jīng)系統(tǒng)變性疾病，主要臨床表現(xiàn)為肌強直、運動遲緩、靜止性震顫及姿勢步態(tài)異常等。其根本原因是中腦多巴胺神經(jīng)元凋亡。利用iPSC技術(shù)將帕金森病患者的體細胞編程為iPSC，誘導(dǎo)分化形成多巴胺能神經(jīng)元，提供自體來源的巴胺能神經(jīng)元，在一定程度上減輕帕金森病的癥狀[12]。

3.3 IPSC向血管內(nèi)皮祖細胞分化 心血管疾病對人類健康具有極大的威脅，內(nèi)皮細胞分化在血管生成的過程、胚胎發(fā)育和出生后心血管疾病的發(fā)展中起關(guān)鍵作用,從干或祖細胞分化來源的內(nèi)皮細胞可以應(yīng)用于血管損傷、中風(fēng)、冠狀動脈心臟疾病和急性心肌梗死等各種心腦血管疾病的細胞療法中。IPSC分化為血管內(nèi)皮細胞提供了一種新的細胞來源，但是如何獲得大量優(yōu)質(zhì)的血管內(nèi)皮細胞成為亟待進一步探索的問題[13]。

目前針對iPSC的研究大多在疾病建模、細胞移植、臨床試驗領(lǐng)域，iPSC局部應(yīng)用可引起全身反應(yīng)，致瘤性、遺傳缺陷等都是需要繼續(xù)探討的因素[14]，因此，iPSC真正用于臨床方面治療還有很長的探索過程，隨著對iPSC認識和探索不斷深入，未來其用于臨床治療指日可待。