田智琛，尹曉娟

誘導(dǎo)多能干細(xì)胞在兒童疾病的應(yīng)用研究進(jìn)展

田智琛1,2,3，尹曉娟1,2,3

1. 中國(guó)人民解放軍總醫(yī)院海南醫(yī)院兒科，三亞 572000 2. 中國(guó)人民解放軍總醫(yī)院兒科醫(yī)學(xué)部，北京 100700 3. 南方醫(yī)科大學(xué)第二臨床醫(yī)學(xué)院，廣州 510515

兒童疾病的最佳診斷和治療依賴(lài)于對(duì)病理生理學(xué)更充分的認(rèn)識(shí)，而誘導(dǎo)多能干細(xì)胞(induced pluripotent stem cells, iPSCs)的出現(xiàn)則為兒童疾病的研究和治療提供了新的策略。iPSCs是由成熟細(xì)胞經(jīng)重編程誘導(dǎo)而產(chǎn)生的具有多能性的干細(xì)胞，目前可從多種類(lèi)型的體細(xì)胞(如成纖維細(xì)胞、外周血單個(gè)核細(xì)胞和尿液細(xì)胞等)誘導(dǎo)生成。其生成過(guò)程隨著各種重編程方法的改進(jìn)而越來(lái)越完善，其中利用小分子進(jìn)行誘導(dǎo)是目前研究的熱點(diǎn)。由于具有向多種細(xì)胞分化的能力，并且結(jié)合基因編輯技術(shù)的發(fā)展，目前它在模擬疾病和細(xì)胞治療中的作用越來(lái)越受到青睞，特別是遺傳性疾病，并且在臨床治療方面已經(jīng)取得了一些成功。但在其廣泛應(yīng)用于臨床治療之前，仍存在一些問(wèn)題需要解決，如致瘤性、免疫原性和異質(zhì)性。本文重點(diǎn)對(duì)iPSCs來(lái)源、重編程技術(shù)、iPSCs在兒童常見(jiàn)疾病中的應(yīng)用、目前存在的問(wèn)題及展望等方面展開(kāi)綜述，以加深對(duì)iPSCs的理解，并為iPSCs在探索疾病的機(jī)制以及治療領(lǐng)域的深入研究提供參考。

誘導(dǎo)多能干細(xì)胞；重編程；疾病建模；細(xì)胞治療

2006年，Yamanaka等[1]首次證實(shí)了利用逆轉(zhuǎn)錄病毒向成纖維細(xì)胞中引入4個(gè)轉(zhuǎn)錄因子Oct4、Sox2、Klf4和c-Myc對(duì)其進(jìn)行重編程后可使其轉(zhuǎn)化為具有多能性的干細(xì)胞，即誘導(dǎo)多能干細(xì)胞(induced pluripotent stem cells, iPSCs)。此后，大量研究利用不同的細(xì)胞來(lái)源誘導(dǎo)出iPSCs (如無(wú)特殊說(shuō)明，本文中iPSCs均指人iPSCs)，并且探索了多種重編程的方法，使得該過(guò)程更加安全、高效。iPSCs有分化為多種類(lèi)型細(xì)胞的潛能，包括以前難以獲得的細(xì)胞類(lèi)型，如神經(jīng)細(xì)胞、心肌細(xì)胞等，而且iPSCs來(lái)源于體細(xì)胞，攜帶了個(gè)體的遺傳背景，這可以避免免疫排斥反應(yīng)的顧慮[2]，并且避免了胚胎干細(xì)胞(embryonic stem cell, ESCs)所面臨的倫理問(wèn)題，因此對(duì)于疾病建模、藥物篩選及細(xì)胞治療是一種理想的來(lái)源。隨著基因編輯(如CRISPR/Cas9)等技術(shù)的發(fā)展，iPSCs的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，目前其在成人疾病領(lǐng)域已經(jīng)被廣泛用于模擬神經(jīng)疾病、內(nèi)分泌疾病、血液疾病、心臟疾病等，而在兒童疾病領(lǐng)域主要用于模擬早期發(fā)病的遺傳性疾病。從iPSCs分化得到的細(xì)胞常表現(xiàn)出不成熟的表型，而要研究成年時(shí)期時(shí)出現(xiàn)的疾病可能還需要利用使分化細(xì)胞發(fā)育成熟的方法[3]，因此利用iPSCs研究?jī)和瘯r(shí)期的遺傳性疾病更能直接體現(xiàn)疾病本身的特征。另外，在將其作為臨床治療手段之前，需要保證其安全性，因此還有許多問(wèn)題需要解決，如致瘤性、免疫原性、細(xì)胞的異質(zhì)性等[4]。本文重點(diǎn)綜述了iPSCs來(lái)源、重編程技術(shù)、iPSCs在兒童常見(jiàn)疾病中的應(yīng)用、目前存在的問(wèn)題及展望，以期為對(duì)iPSCs的理解以及為將來(lái)的研究提供參考。

1 iPSCs的來(lái)源及作用

iPSCs可來(lái)源于多種體細(xì)胞(圖1)。其中成纖維細(xì)胞易于培養(yǎng)，但它須通過(guò)活檢方式獲得，而且它的增殖時(shí)間長(zhǎng)，另外，環(huán)境因素的暴露(如紫外線等)還會(huì)增加細(xì)胞基因突變的風(fēng)險(xiǎn)。而易于獲得及培養(yǎng)、能高效重編程、不易突變的細(xì)胞更適合用于產(chǎn)生iPSCs，目前外周血單個(gè)核細(xì)胞(peripheral blood mononuclear cell, PBMCs)和尿液細(xì)胞是相對(duì)理想的細(xì)胞來(lái)源[5]，其中PBMCs由多種細(xì)胞組成，淋巴細(xì)胞大量存在于PBMCs中，但其存在基因組上的V、D、J片段和T細(xì)胞受體位點(diǎn)重排，這些重排會(huì)在后續(xù)產(chǎn)生的iPSCs中存在，可能會(huì)影響其應(yīng)用[5]。T細(xì)胞抗原受體(T cell receptor, TCR)也可能介導(dǎo)對(duì)受者正常組織或細(xì)胞發(fā)生異體反應(yīng)[6]。PBMCs中的CD34+細(xì)胞增殖能力強(qiáng)、重編程效率高，但其數(shù)量較少，需干細(xì)胞動(dòng)員劑(stem cell mobilizers)來(lái)增加體內(nèi)的細(xì)胞數(shù)量，但這會(huì)導(dǎo)致遺傳學(xué)(如非整倍體)及表觀遺傳修飾異常[5]。盡管如此，由于PBMCs比成纖維細(xì)胞更容易培養(yǎng)和保存、重編程速度更快，因此是更合適的細(xì)胞來(lái)源。尿液細(xì)胞是一種具有異質(zhì)性的細(xì)胞群，其具有采集過(guò)程簡(jiǎn)單、編程效率高的優(yōu)勢(shì)。另外，它還避免了利用其它類(lèi)型細(xì)胞產(chǎn)生iPSCs的缺陷，即在生成iPSCs后常會(huì)有殘余的表觀遺傳記憶，傾向于向特定譜系分化，而利用尿液細(xì)胞誘導(dǎo)產(chǎn)生iPSCs則沒(méi)有這種傾向[5]。但是尿液細(xì)胞在不同供體之間的重編程效率存在顯著差異，并且重編程效率會(huì)隨傳代次數(shù)的增加而降低[5]。目前血液、尿液和皮膚是較常見(jiàn)的體細(xì)胞來(lái)源，但對(duì)于產(chǎn)生iPSCs的首選細(xì)胞種類(lèi)還無(wú)定論，探索高效、安全、取材方便的理想細(xì)胞來(lái)源，將會(huì)為iPSCs的應(yīng)用提供更大的支持。

2 重編程技術(shù)

目前的重編程方法有基因整合方式(integrative methods)及非整合方式(non-integrating methods)，它們都可通過(guò)病毒和非病毒途徑來(lái)介導(dǎo)(圖2)。病毒介導(dǎo)的整合方式(如逆轉(zhuǎn)錄病毒)可使轉(zhuǎn)導(dǎo)的因子在后代中穩(wěn)定表達(dá)、轉(zhuǎn)導(dǎo)效率高，但缺點(diǎn)是有插入突變和轉(zhuǎn)錄因子的重新激活表達(dá)的風(fēng)險(xiǎn)，導(dǎo)致腫瘤的發(fā)生[7]。因此有學(xué)者提出通過(guò)引入可切除載體(Cre/loxP系統(tǒng))來(lái)移除外源基因，但其效率很低，并且可能導(dǎo)致iPSCs基因突變[7～9]。非病毒介導(dǎo)的整合方式，包括質(zhì)粒載體、轉(zhuǎn)座子等，其中piggyBac(PB)轉(zhuǎn)座子系統(tǒng)可通過(guò)轉(zhuǎn)座酶的表達(dá)，切割DNA后形成發(fā)夾結(jié)構(gòu)，釋放轉(zhuǎn)座子并插入到基因組中，該方法效率高，后續(xù)還能實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)座子序列的無(wú)縫切除，但是人類(lèi)基因組中有內(nèi)源性的類(lèi)PB轉(zhuǎn)座子元件，故該方法可能會(huì)引起基因組的改變[9～11]。非整合方式能保持基因組完整性，但重編程效率低于整合方式[9]，如仙臺(tái)病毒，它是一種RNA病毒，其在導(dǎo)入細(xì)胞后的初始的幾次傳代中穩(wěn)定表達(dá)重編程基因，在第10代左右其效果完全消失，且其重編程過(guò)程相對(duì)高效，對(duì)成纖維細(xì)胞及PBMCs的重編程效率約為0.1%[7,8]。非病毒介導(dǎo)的非整合方式，包括利用mRNA以及microRNA等小分子進(jìn)行重編程，其中mRNA轉(zhuǎn)染不會(huì)影響基因組，翻譯過(guò)程也較DNA更快，但其穩(wěn)定性和轉(zhuǎn)染效率較低[8]，且mRNA還需要多輪轉(zhuǎn)染，這大大增加了工作量[7,12]。近年來(lái)，小分子在誘導(dǎo)重編程中的作用越來(lái)越受到關(guān)注，例如microRNA，其中miR291-3p、miR-294和miR-295可被用來(lái)代替c-Myc產(chǎn)生iPSCs集落[9]。過(guò)去的研究已證實(shí)能夠用化學(xué)小分子對(duì)小鼠體細(xì)胞進(jìn)行重編程[13]，最近我國(guó)北京大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院的鄧宏魁團(tuán)隊(duì)首次實(shí)現(xiàn)了利用一組化學(xué)小分子將人類(lèi)體細(xì)胞重編程為iPSCs，并發(fā)現(xiàn)抑制JNK通路是化學(xué)小分子誘導(dǎo)重編程的不可或缺的步驟[14]。另外，清華大學(xué)藥學(xué)院丁勝團(tuán)隊(duì)還利用3種小分子(TTNPB、1-Azakenpaullone、WS6)的組合首次將小鼠ESCs誘導(dǎo)成類(lèi)似于2細(xì)胞胚胎(2-cell embryos)的全能干細(xì)胞，其能在體外及小鼠體內(nèi)分化為胚胎和胚外細(xì)胞[15]。總之，利用小分子誘導(dǎo)細(xì)胞的多能性甚至全能性是可行的，該方法避免了外源基因組的整合，并且過(guò)程簡(jiǎn)單、高效，更可能成為未來(lái)理想的重編程方法，對(duì)研究重編程具有重大意義，也是目前的研究熱點(diǎn)。

圖1 iPSCs常見(jiàn)的細(xì)胞來(lái)源及應(yīng)用

3 iPSCs的應(yīng)用

iPSCs目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于建立疾病模型的領(lǐng)域，基于iPSCs的疾病模型的建立通常包括以下步驟：收集患者的體細(xì)胞，利用重編程技術(shù)產(chǎn)生iPSCs；利用基因編輯技術(shù)建立對(duì)照；將細(xì)胞分化為疾病相關(guān)的細(xì)胞類(lèi)型，通過(guò)比較患病和健康的細(xì)胞或類(lèi)器官重現(xiàn)疾病表型；在分子水平上研究其病理機(jī)制[9]。此外，iPSCs能夠分化為疾病中受影響的細(xì)胞類(lèi)型，最終移植回體內(nèi)，再結(jié)合基因編輯技術(shù)的發(fā)展，有望實(shí)現(xiàn)個(gè)性化醫(yī)療，是很有前景的治療方法。在此介紹一些當(dāng)下研究較多的iPSCs在兒童疾病模擬(多為遺傳性疾病)和治療中的應(yīng)用。

圖2 常見(jiàn)的重編程方法

3.1 疾病模擬

3.1.1 遺傳性肺表面活性物質(zhì)(pulmonary surfactant, PS)缺乏

遺傳性PS缺乏可導(dǎo)致致命性的新生兒呼吸窘迫綜合征(neonatal respiratory distress syndrome, NRDS)和間質(zhì)性肺病(interstitial lung disease, ILD)等。常見(jiàn)的相關(guān)基因包括肺表面活性物質(zhì)蛋白B(surfactant protein B, SP-B)基因(SFTPB)、SP-C基因(SFTPC)、ATP結(jié)合盒轉(zhuǎn)運(yùn)子A3(ATP-Binding cassette transporter A3, ABCA3)基因[16]。過(guò)去基于腫瘤細(xì)胞(如A549細(xì)胞)的研究是這類(lèi)疾病的一線模型系統(tǒng)，但其無(wú)法產(chǎn)生PS[17]，而iPSCs可以分化為II型肺泡上皮細(xì)胞(alveolar epithelial type 2 cells, ATII)并分泌PS。Jacob等[18]在遺傳性SP-B缺乏患兒的iPSCs來(lái)源的ATII細(xì)胞(iPSC-derived alveolar epithelial type 2 cells, iAEC2)中發(fā)現(xiàn)其缺乏板層小體，不能合成SP-B，并形成錯(cuò)誤加工的前SFTPC蛋白，經(jīng)過(guò)CRISPR/Cas9基因編輯后這種表型被糾正。Leibel等[19]用攜帶野生型SFTPB基因的慢病毒感染SFTPB缺陷的iPSCs，在分化成肺類(lèi)器官后，觀察到其含有正常的板層小體(lamellar bodies, LBs)并能分泌PS，證明疾病表型被糾正。Alysandratos等[20]用SFTPC基因突變的ILD患者來(lái)源的iPSCs，誘導(dǎo)分化后比較突變體與對(duì)照組iAEC2，發(fā)現(xiàn)突變體iAEC2中積累了大量錯(cuò)誤加工的前SP-C蛋白，他們還利用羥氯喹處理突變體iAEC2，發(fā)現(xiàn)該藥物會(huì)加重觀察到的異常。這些研究揭示了遺傳性PS缺乏的病理特點(diǎn)以及藥物作用，并且證明了基因編輯能夠逆轉(zhuǎn)疾病表型，另外，這類(lèi)被糾正的細(xì)胞還有望成為治療疾病的新方法。

3.1.2 幼年型粒單核細(xì)胞白血病(juvenile mye-l---o--m-o-nocytic leukemia, JMML)

JMML是發(fā)生在嬰幼兒的惡性骨髓增生性疾病，由多能造血干細(xì)胞/祖細(xì)胞的Ras信號(hào)通路異常所致。已知絲裂原活化蛋白激酶 (mitogen-activated protein kinase, MAPK)和janus蛋白酪氨酸激酶1/2 (janus protein tyrosine kinase 1/2, JAK1/2)信號(hào)通路在JMML患者中高度活躍[21]。有研究從PTPN11和CBL基因突變(都是與JMML相關(guān)的基因)患者中產(chǎn)生iPSCs并誘導(dǎo)分化，比較其與對(duì)照組iPSCs分化出來(lái)的髓系細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)攜帶突變的細(xì)胞產(chǎn)生的集落都比對(duì)照組的更大、更分散[22]。并發(fā)現(xiàn)PTPN11突變體的iPSCs中Ras/MAPK信號(hào)通路異?；钴S，MEK抑制劑對(duì)PTPN11突變細(xì)胞的增殖更有效。而CBL突變體中JAK/信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)與轉(zhuǎn)錄激活因子(janus kinase/ signal transducer and activator of transcription, JAK/STAT)通路異常活躍[22]，而JAK/STAT抑制劑對(duì)抑制CBL突變細(xì)胞的增殖更有效[22]。另外，mTOR激酶抑制劑雷帕霉素也能夠抑制PTPN11和CBL來(lái)源的iPSCs的增生[22]。Shigemura等[23]通過(guò)基因編輯對(duì)iPSCs中的PTPN11突變進(jìn)行糾正后，其產(chǎn)生的CD34+造血祖細(xì)胞數(shù)量降至正常水平，糾正了疾病表型，這類(lèi)細(xì)胞將可能成為治療JMML的新來(lái)源。JMML患者來(lái)源的iPSCs模擬了疾病的基本細(xì)胞生物學(xué)特性并能夠驗(yàn)證藥物治療效果，未來(lái)還可以利用iPSCs對(duì)其他Ras通路的致病突變進(jìn)行研究，并對(duì)不同突變的致病能力進(jìn)行比較。

3.1.3 遺傳性癲癇

癲癇是具有相似臨床特征的疾病，如癲癇發(fā)作和異常腦電圖表現(xiàn)[24]。Dravet綜合征(Dravet syndrome, DS)是一種嬰兒期發(fā)病的癲癇綜合征，多數(shù)DS患者攜帶SCN1A基因突變，其編碼電壓門(mén)控Na+通道1.1 (Nav 1.1)的α亞基，該通道主要在γ-氨基丁酸(GABA)能神經(jīng)元上表達(dá)。SCN1A突變導(dǎo)致Na+通道功能受損，神經(jīng)元興奮性降低[25]。研究證實(shí)來(lái)自SCN1A基因突變的DS患者的iPSCs分化的抑制性神經(jīng)元中的Nav1.1電生理功能受損[24]。還有研究用攜帶該突變的患者來(lái)源的iPSCs分化為興奮性和抑制性神經(jīng)元，結(jié)果發(fā)現(xiàn)興奮性神經(jīng)元沒(méi)有表現(xiàn)異常，而抑制性神經(jīng)元表現(xiàn)出Na+電流減少和興奮性降低，用表達(dá)野生型SCN1A的慢病毒感染可糾正這些神經(jīng)元的表型[25]。有研究還利用DS-iPSCs衍生的GABA能神經(jīng)元測(cè)試大麻二酚的治療效果，發(fā)現(xiàn)其可增加抑制性神經(jīng)元的興奮性，并降低興奮性神經(jīng)元的興奮性[26]。除了DS，還有研究將iPSCs用于模擬Rett綜合征、Angelman綜合征等遺傳性癲癇[27]?？傊?，癲癇患者產(chǎn)生的iPSCs衍生神經(jīng)元有助于理解癲癇的分子機(jī)制。另外，癲癇的治療常常依賴(lài)于藥物的作用，而iPSCs在研究治療癲癇的藥物作用方面也有著巨大的潛力，對(duì)疾病的治療有著重要意義。

3.1.4 杜氏肌肉營(yíng)養(yǎng)不良癥(Duchenne muscular dystrophy, DMD)

DMD是兒童時(shí)期最常見(jiàn)的致命的遺傳性疾病，其是由于X染色體連鎖的DMD基因突變導(dǎo)致抗肌萎縮蛋白(dystrophin)缺失進(jìn)而引起肌肉結(jié)構(gòu)和功能異常[28]。iPSCs有助于在體外研究DMD的機(jī)制及疾病特征。如Uchimura等[29]用DMD患者來(lái)源的iPSCs分化為骨骼肌肌管并發(fā)現(xiàn)，與基因編輯糾正后的對(duì)照組的分化細(xì)胞相比，DMD來(lái)源的細(xì)胞展現(xiàn)出收縮能力下降，并且利用這個(gè)模型篩選出3種能夠改善收縮乏力的化合物，即肌酸、ML9(一種肌球蛋白輕鏈激酶抑制劑)、丹曲林(一種肌肉松弛劑)。有研究將DMD患者iPSCs細(xì)胞分化為骨骼肌細(xì)胞和運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元，然后觀察到肌纖維尺寸減小，以及肌層組織紊亂，并觀察到肌纖維中鈣內(nèi)流減少[30]。Yoshioka等[31]利用CRISPR/cas9糾正DMD突變后，觀察到dystrophin的表達(dá)得到恢復(fù)并且肌管的收縮能力得到了改善。另外，Young等[28]在患者來(lái)源的iPSCs中通過(guò)CRISPR/Cas9進(jìn)行基因糾正后，其分化的肌細(xì)胞中產(chǎn)生的dystrophin在體外和體內(nèi)(移植到小鼠體內(nèi))均具有正常功能，這也證實(shí)了經(jīng)基因糾正的iPSCs源性細(xì)胞移植的可行性。Sun等[32]發(fā)現(xiàn)兩種化學(xué)物質(zhì)(人參皂苷和非諾貝特)可以提高DMD-iPSCs分化的成肌細(xì)胞的融合率，并在小鼠模型中證實(shí)了這些藥物可以改善肌肉結(jié)構(gòu)和功能。還有研究發(fā)現(xiàn)用潑尼松龍可以改善DMD-iPSCs分化肌管的收縮力下降和出現(xiàn)異常分支的疾病表型[32]，由此推測(cè)潑尼松龍的治療機(jī)制可能是直接作用于肌纖維，而不是由于其抗炎作用。這些研究都展示了iPSC在研究DMD疾病特征及探索治療DMD藥物方面的作用，是一種可靠的研究肌肉疾病的細(xì)胞模型。

3.2 基于iPSCs的細(xì)胞治療潛力

iPSCs在臨床治療方面已取得了一些滿意的結(jié)果，首個(gè)基于iPSCs的細(xì)胞療法是用于治療年齡相關(guān)性黃斑變性，該研究用iPSCs制備視網(wǎng)膜色素上皮細(xì)胞并移植給患者，1年后該患者視力仍保持穩(wěn)定[33]。人類(lèi)iPSCs來(lái)源的多巴胺能祖細(xì)胞在移植到患帕金森病的動(dòng)物后其神經(jīng)系統(tǒng)功能得到了恢復(fù)[34～36]，后有研究將自體iPSCs分化為多巴胺能祖細(xì)胞并植入帕金森病患者的大腦，結(jié)果使其臨床癥狀和影像學(xué)表現(xiàn)均得到了改善[37]。還有許多動(dòng)物實(shí)驗(yàn)也證實(shí)了iPSCs的治療潛力，例如近期Happle等[38]在遺傳性肺泡蛋白沉積癥小鼠模型中證實(shí)移植人iPSCs來(lái)源的巨噬細(xì)胞后能夠減少肺泡蛋白沉積。Kuhn等[39]還打算研究移植基因糾正的iPSCs來(lái)源的巨噬細(xì)胞的可行性。Shafa等[40]通過(guò)氣管注入iPSCs以及iAEC2后發(fā)現(xiàn)能夠防止高氧誘導(dǎo)的新生小鼠肺損傷，且iAEC2能植入肺泡上皮細(xì)胞中。這證實(shí)了iPSCs源性細(xì)胞在體外被糾正以及移植到肺內(nèi)可行性，可能成為治療疾病的新方法。最近，Miura等[41]證實(shí)了將人iPSCs分化的肌肉干細(xì)胞注射到DMD小鼠的膈肌并發(fā)現(xiàn)其能夠成功植入。Qin等[42]進(jìn)行了Meta分析結(jié)果顯示iPSCs衍生的神經(jīng)祖細(xì)胞(neural progenitor cells, NPCs)移植能顯著改善脊髓損傷后大鼠的運(yùn)動(dòng)功能，Kajikawa等[43]還證實(shí)了只有脊髓亞型的iPSCs-NPCs才能改善運(yùn)動(dòng)功能，而前腦亞型的iPSCs-NPCs則不能。至今尚未有在兒童中進(jìn)行細(xì)胞治療的臨床研究，但越來(lái)越多的證據(jù)支持iPSCs可能成為治療疾病的一種新方法，尤其是退行性病變及遺傳性疾病，然而在廣泛應(yīng)用前還有以下問(wèn)題需要解決。

4 iPSCs存在的問(wèn)題

4.1 致瘤性

iPSCs的一個(gè)重要優(yōu)勢(shì)是具有無(wú)限增殖的潛力，因此人們可以利用iPSCs產(chǎn)生大量的細(xì)胞用于研究和移植。然而，這種特性也存在風(fēng)險(xiǎn)，如果細(xì)胞在移植后繼續(xù)無(wú)限增殖，就會(huì)導(dǎo)致腫瘤的發(fā)生。許多因素都增加了iPSCs的致瘤性風(fēng)險(xiǎn)。首先，iPSCs細(xì)胞系之間以及細(xì)胞系內(nèi)的致瘤性、基因組不穩(wěn)定性、表觀遺傳狀態(tài)和分化潛力水平仍然存在差異，未成熟的細(xì)胞可能摻雜在從iPSCs分化的最終產(chǎn)物中。其次，許多研究報(bào)告了遺傳學(xué)和表觀遺傳修飾異常，這些突變或修飾可能在iPSCs重編程、集落選擇、擴(kuò)展和純化過(guò)程中被引入，導(dǎo)致腫瘤發(fā)生[6]。最后，重編程因子的引入也與致瘤性有關(guān)[4]。人們想了許多方法以降低致瘤性的風(fēng)險(xiǎn)，例如用抗體對(duì)細(xì)胞進(jìn)行分選，一項(xiàng)用iPSCs治療帕金森病的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)利用抗Chorin抗體進(jìn)行陽(yáng)性選擇后，結(jié)果并未產(chǎn)生任何腫瘤[35]。研究表明，Notch信號(hào)對(duì)神經(jīng)祖細(xì)胞的自我更新很重要，因此Okubo等[44]用γ-分泌酶抑制劑抑制這一途徑來(lái)阻滯未成熟細(xì)胞的增殖，他們還計(jì)劃使受者和iPSCs之間的HLA等位基因錯(cuò)配，使得當(dāng)觀察到異常的細(xì)胞增殖時(shí)，可以通過(guò)停用免疫抑制劑來(lái)消除移植的細(xì)胞。Kojima等[45]還通過(guò)引入HSVtk基因(“自殺基因”)來(lái)消除不成熟細(xì)胞。利用非整合的重編程方法也利于減低致瘤性的風(fēng)險(xiǎn)。這些都是消除致瘤性可能的方法，但它們的可靠性還要進(jìn)一步研究，總之，在臨床應(yīng)用之前，應(yīng)仔細(xì)篩選iPSCs衍生產(chǎn)品以確定是否存在潛在風(fēng)險(xiǎn)的基因改變。

4.2 免疫原性

早期有研究發(fā)現(xiàn)iPSCs衍生的畸胎瘤在同基因小鼠中可引發(fā)免疫反應(yīng)[4]，這很快引發(fā)了對(duì)iPSCs的質(zhì)疑，因?yàn)檫@會(huì)限制iPSCs的應(yīng)用，然而后來(lái)的一系列研究并不支持自體iPSCs的免疫原性[46]。然而，考慮到時(shí)間和成本，與自體iPSCs相比，同種異體移植顯得更加有優(yōu)勢(shì)，雖然用免疫抑制劑可以克服異體移植產(chǎn)生的排斥反應(yīng)，但會(huì)有許多副作用(例如增加感染風(fēng)險(xiǎn)等)。為了實(shí)現(xiàn)iPSCs異體移植，一種解決方法是人類(lèi)白細(xì)胞抗原(human leukocyte antigens, HLA)單倍型匹配，將帶有與大多數(shù)人匹配的純合HLA的iPSCs收集儲(chǔ)存在一個(gè)銀行，即“haplobank”，從而為大部分人群提供與他們的HLA相匹配的產(chǎn)品。已經(jīng)有一些研究在動(dòng)物模型中進(jìn)行了HLA匹配的iPSCs移植，有兩項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)移植iPSCs衍生的心肌細(xì)胞未產(chǎn)生免疫反應(yīng)，但另有一些動(dòng)物實(shí)驗(yàn)證實(shí)存在減弱的免疫排斥反應(yīng)[47,48]。Sugita等[49]將純合HLA的 iPSCs來(lái)源的視網(wǎng)膜色素上皮細(xì)胞移植到HLA匹配的滲出性老年性黃斑變性患者，配合局部用用類(lèi)固醇，結(jié)果未發(fā)現(xiàn)免疫排斥反應(yīng)。這些研究證實(shí)HLA匹配可以消除或減輕免疫排斥反應(yīng)，雖然可能仍然需要用免疫抑制劑，但通過(guò)匹配HLA也能夠減少免疫抑制的劑量和時(shí)間，這對(duì)患者來(lái)說(shuō)也是有益的。另外還有人提出可以對(duì)HLA基因進(jìn)行編輯使其失活，例如刪除兩個(gè)HLA-A、兩個(gè)HLA-B和一個(gè)HLA-C等位基因，HLA-A和HLA-B的缺失會(huì)抑制CD8+殺傷T細(xì)胞的活化，而剩余的HLA-C會(huì)與殺傷細(xì)胞免疫球蛋白樣受體結(jié)合并抑制NK細(xì)胞[50]，這種以較低成本為多數(shù)人群提供iPSCs可能也是一種有效的策略。

4.3 異質(zhì)性

PSCs (iPSCs和ESCs)都具有多能性和無(wú)限增殖的特性，但每個(gè)細(xì)胞系在形態(tài)、生長(zhǎng)曲線、基因表達(dá)和分化的傾向上都是不同的，甚至殘留了未分化的干細(xì)胞，這會(huì)導(dǎo)致降低分化效率，并增加腫瘤形成的風(fēng)險(xiǎn)，表觀遺傳變異(如DNA甲基化異常)及遺傳背景可能是這種異質(zhì)性的原因[4]。一種解決方法是將細(xì)胞從“prime”狀態(tài)(即基因表達(dá)與表觀遺傳狀態(tài)類(lèi)似于胚胎植入后的外胚層細(xì)胞的狀態(tài))調(diào)整至“naive”狀態(tài)(類(lèi)似囊胚內(nèi)細(xì)胞團(tuán)或者植入前的外胚層細(xì)胞的狀態(tài))，這種轉(zhuǎn)化能增強(qiáng)細(xì)胞的分化能力。有研究通過(guò)加入一些激酶抑制劑和其他分子，成功誘導(dǎo)出“naive”狀態(tài)，而通過(guò)表達(dá)一些轉(zhuǎn)錄因子也可以實(shí)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換[51,52]。這些方法可以使DNA去甲基化，消除表觀遺傳變異引起的異質(zhì)性，但是這可能會(huì)導(dǎo)致遺傳完整性破壞(如染色體異常等)和基因印記丟失，這也會(huì)影響iPSCs的應(yīng)用。

5 結(jié)語(yǔ)與展望

目前已經(jīng)證實(shí)了iPSCs的不同的細(xì)胞來(lái)源，不同的來(lái)源具有各自的優(yōu)勢(shì)。重編程方法也不斷被改進(jìn)，尤其利用小分子誘導(dǎo)出iPSCs更是一種有潛力的理想的方法。隨著iPSCs逐漸成為兒童疾病研究的可靠模型，在未來(lái)的研究中會(huì)產(chǎn)生更多新發(fā)現(xiàn)。iPSCs攜帶患者的遺傳信息，避免了倫理的顧慮，并且還可以分化出大量既往難以獲得的細(xì)胞種類(lèi)，結(jié)合基因編輯技術(shù)可以在體外糾正疾病表型來(lái)建立對(duì)照，讓人們能夠在體外對(duì)不同系統(tǒng)的疾病進(jìn)行研究。另外，iPSCs的治療潛力是備受關(guān)注的焦點(diǎn)，目前移植iPSCs以及其衍生細(xì)胞的治療效果已在臨床及動(dòng)物試驗(yàn)中得到證實(shí)，未來(lái)有望利用經(jīng)過(guò)基因糾正的細(xì)胞來(lái)治療疾病，例如在未來(lái)通過(guò)移植來(lái)治療以ATII細(xì)胞功能障礙為特點(diǎn)的肺部疾病(遺傳性肺泡蛋白沉積癥、遺傳性PS缺乏等)，移植肌細(xì)胞、神經(jīng)細(xì)胞也是有前景的治療手段，但這種方法的可行性還需要更多研究來(lái)證實(shí)。在未來(lái)探索最佳的細(xì)胞來(lái)源及編程方法，尋找解決安全問(wèn)題(尤其是致瘤性)的方法，是獲得安全、高效、臨床可用的iPSCs的關(guān)鍵。雖然目前iPSCs的應(yīng)用還存在一些風(fēng)險(xiǎn)及挑戰(zhàn)，但相信通過(guò)對(duì)iPSCs的深入研究以及重編程技術(shù)的進(jìn)一步改進(jìn)，結(jié)合基因編輯等技術(shù)的發(fā)展，在未來(lái)iPSCs會(huì)在研究疾病領(lǐng)域發(fā)揮更大的作用，并且可能為治療既往無(wú)法治愈的疾病提供新的機(jī)會(huì)。

[1] Takahashi K, Yamanaka S. Induction of pluripotent stem cells from mouse embryonic and adult fibroblast cultures by defined factors., 2006, 126(4): 663–676.

[2] Bragan?a J, Lopes JA, Mendes-Silva L, Almeida Santos JM. Induced pluripotent stem cells, a giant leap for mankind therapeutic applications., 2019, 11(7): 421–430.

[3] Durbin MD, Cadar AG, Chun YW, Hong CC. Investigating pediatric disorders with induced pluripotent stem cells., 2018, 84(4): 499–508.

[4] Yamanaka S. Pluripotent stem cell-based cell therapy- promise and challenges., 2020, 27(4): 523–531.

[5] Ray A, Joshi JM, Sundaravadivelu PK, Raina K, Lenka N, Kaveeshwar V, Thummer RP. An overview on promising somatic cell sources utilized for the efficient generation of induced pluripotent stem cells., 2021, 17(6): 1954–1974.

[6] Wang ZQ, Zheng J, Pan RL, Chen Y. Current status and future prospects of patient-derived induced pluripotent stem cells., 2021, 34(6): 1601–1616.

[7] Kumar S, Blangero J, Curran JE. Induced pluripotent stem cells in disease modeling and gene identification., 2018, 1706: 17–38.

[8] Cherkashova EA, Leonov GE, Namestnikova DD, Solov'eva AA, Gubskii IL, Bukharova TB, Gubskii LV, Goldstein DV, Yarygin KN. Methods of generation of induced pluripotent stem cells and their application for the therapy of central nervous system diseases., 2020, 168(4): 566–573.

[9] Cai CY, Meng FL, Rao L, Liu YY, Zhao XL. Induced pluripotent stem cell technology and its application in disease research., 2020, 42(11): 1042–1061.

蔡晨依, 孟飛龍, 饒琳, 劉云玥, 趙小立. 誘導(dǎo)多能干細(xì)胞技術(shù)及其在疾病研究中的應(yīng)用. 遺傳, 2020, 42(11): 1042–1061.

[10] Woodard LE, Wilson MH. piggyBac-ing models and new therapeutic strategies., 2015, 33(9): 525–533.

[11] Karagiannis P, Takahashi K, Saito M, Yoshida Y, Okita K, Watanabe A, Inoue H, Yamashita JK, Todani M, Nakagawa M, Osawa M, Yashiro Y, Yamanaka S, Osafune K. Induced pluripotent stem cells and their use in human models of disease and development., 2019, 99(1): 79–114.

[12] Steinle H, Weber M, Behring A, Mau-Holzmann U, Schlensak C, Wendel HP, Avci-Adali M. Generation of iPSCs by nonintegrative RNA-based reprogramming techniques: benefits of self-replicating RNA versus synthetic mRNA., 2019, 2019: 7641767.

[13] Hou PP, Li YQ, Zhang X, Liu C, Guan JY, Li HG, Zhao T, Ye JQ, Yang WF, Liu K, Ge J, Xu J, Zhang Q, Zhao Y, Deng HK. Pluripotent stem cells induced from mouse somatic cells by small-molecule compounds., 2013, 341(6146): 651–654.

[14] Guan JY, Wang G, Wang JL, Zhang ZY, Fu Y, Cheng L, Meng GF, Lyu YL, Zhu JL, Li YQ, Wang YL, Liuyang SJ, Liu B, Yang ZR, He HJ, Zhong XX, Chen QJ, Zhang X, Sun SC, Lai WF, Shi Y, Liu LL, Wang LP, Li C, Lu SC, Deng HK. Chemical reprogramming of human somatic cells to pluripotent stem cells., 2022, 605(7909): 325–331.

[15] Hu YY, Yang YY, Tan PC, Zhang YX, Han MX, Yu JW, Zhang X, Jia ZR, Wang D, Li YQ, Ma TH, Liu K, Ding S. Induction of mouse totipotent stem cells by a defined che-mical cocktail., 2022, Doi: 10.1038/s41586-022- 04967-9.

[16] Cooney AL, Wambach JA, Sinn PL, McCray PB. Gene therapy potential for genetic disorders of surfactant dysfunction., 2022, 3: 785829.

[17] Wambach JA, Yang P, Wegner DJ, Heins HB, Luke C, Li FH, White FV, Cole FS. Functional genomics of ABCA3 variants., 2020, 63(4): 436– 443.

[18] Jacob A, Morley M, Hawkins F, McCauley KB, Jean JC, Heins H, Na CL, Weaver TE, Vedaie M, Hurley K, Hinds A, Russo SJ, Kook S, Zacharias W, Ochs M, Traber K, Quinton LJ, Crane A, Davis BR, White FV, Wambach J, Whitsett JA, Cole FS, Morrisey EE, Guttentag SH, Beers MF, Kotton DN. Differentiation of human pluripotent stem cells into functional lung alveolar epithelial cells., 2017, 21(4): 472–488.e10.

[19] Leibel SL, Winquist A, Tseu I, Wang JX, Luo DC, Shojaie S, Nathan N, Snyder E, Post M. Reversal of surfactant protein B deficiency in patient specific human induced pluripotent stem cell derived lung organoids by gene therapy., 2019, 9(1): 13450.

[20] Alysandratos KD, Russo SJ, Petcherski A, Taddeo EP, Acín-Pérez R, Villacorta-Martin C, Jean JC, Mulugeta S, Rodriguez LR, Blum BC, Hekman RM, Hix OT, Minakin K, Vedaie M, Kook S, Tilston-Lunel AM, Varelas X, Wambach JA, Cole FS, Hamvas A, Young LR, Liesa M, Emili A, Guttentag SH, Shirihai OS, Beers MF, Kotton DN. Patient-specific iPSCs carrying an SFTPC mutation reveal the intrinsic alveolar epithelial dysfunction at the incep-tion of interstitial lung disease., 2021, 36(9): 109636.

[21] Wehbe Z, Ghanjati F, Flotho C. Induced pluripotent stem cells to model Juvenile Myelomonocytic Leukemia: new perspectives for preclinical research., 2021, 10(9): 2335.

[22] Tasian SK, Casas JA, Posocco D, Gandre-Babbe S, Gagne AL, Liang G, Loh ML, Weiss MJ, French DL, Chou ST. Mutation-specific signaling profiles and kinase inhibitor sensitivities of juvenile myelomonocytic leukemia revealed by induced pluripotent stem cells., 2019, 33(1): 181–190.

[23] Shigemura T, Matsuda K, Kurata T, Sakashita K, Okuno Y, Muramatsu H, Yue FM, Ebihara Y, Tsuji K, Sasaki K, Nakahata T, Nakazawa Y, Koike K. Essential role of PTPN11 mutation in enhanced haematopoietic differe-ntiation potential of induced pluripotent stem cells of juvenile myelomonocytic leukaemia., 2019, 187(2): 163–173.

[24] Hirose S, Tanaka Y, Shibata M, Kimura Y, Ishikawa M, Higurashi N, Yamamoto T, Ichise E, Chiyonobu T, Ishii A. Application of induced pluripotent stem cells in epilepsy., 2020, 108: 103535.

[25] Sterlini B, Fruscione F, Baldassari S, Benfenati F, Zara F, Corradi A. Progress of induced pluripotent stem cell technologies to understand genetic epilepsy., 2020, 21(2): 482.

[26] Sun YS, Dolmetsch RE. Investigating the therapeutic mechanism of cannabidiol in a human induced pluripotent stem cell (iPSC)-based model of Dravet syndrome., 2018, 83: 185–191.

[27] Lybrand ZR, Goswami S, Hsieh J. Stem cells: a path towards improved epilepsy therapies., 2020, 168: 107781.

[28] Young CS, Hicks MR, Ermolova NV, Nakano H, Jan M, Younesi S, Karumbayaram S, Kumagai-Cresse C, Wang D, Zack JA, Kohn DB, Nakano A, Nelson SF, Miceli MC, Spencer MJ, Pyle AD. A single CRISPR-Cas9 deletion strategy that targets the majority of DMD patients restores dystrophin function in hiPSC-derived muscle cells., 2016, 18(4): 533–540.

[29] Uchimura T, Asano T, Nakata T, Hotta A, Sakurai H. A muscle fatigue-like contractile decline was recapitulated using skeletal myotubes from Duchenne muscular dystr-ophy patient-derived iPSCs., 2021, 2(6): 100298.

[30] Mazaleyrat K, Badja C, Broucqsault N, Chevalier R, Laberthonnière C, Dion C, Baldasseroni L, El-Yazidi C, Thomas M, Bachelier R, Altié A, Nguyen K, Lévy N, Robin JD, Magdinier F. Multilineage differentiation for formation of innervated skeletal muscle fibers from healthy and diseased human pluripotent stem cells., 2020, 9(6): 1531.

[31] Yoshioka K, Ito A, Horie M, Ikeda K, Kataoka S, Sato K, Yoshigai T, Sakurai H, Hotta A, Kawabe Y, Kamihira M. Contractile activity of myotubes derived from human induced pluripotent stem cells: a model of Duchenne muscular dystrophy., 2021, 10(10): 2556.

[32] Sun CS, Choi IY, Rovira Gonzalez YI, Andersen P, Talbot CC, Iyer SR, Lovering RM, Wagner KR, Lee G. Duchenne muscular dystrophy hiPSC-derived myoblast drug screen identifies compounds that ameliorate disease in mdx mice., 2020, 5(11): e134287.

[33] Mandai M, Watanabe A, Kurimoto Y, Hirami Y, Morinaga C, Daimon T, Fujihara M, Akimaru H, Sakai N, Shibata Y, Terada M, Nomiya Y, Tanishima S, Nakamura M, Kamao H, Sugita S, Onishi A, Ito T, Fujita K, Kawamata S, Go MJ, Shinohara C, Hata KI, Sawada M, Yamamoto M, Ohta S, Ohara Y, Yoshida K, Kuwahara J, Kitano Y, Amano N, Umekage M, Kitaoka F, Tanaka A, Okada C, Takasu N, Ogawa S, Yamanaka S, Takahashi M. Autologous induced stem-cell-derived retinal cells for macular degeneration., 2017, 376(11): 1038–1046.

[34] Song B, Cha Y, Ko S, Jeon J, Lee N, Seo H, Park KJ, Lee IH, Lopes C, Feitosa M, Luna MJ, Jung JH, Kim J, Hwang D, Cohen BM, Teicher MH, Leblanc P, Carter BS, Kordower JH, Bolshakov VY, Kong SW, Schweitzer JS, Kim KS. Human autologous iPSC-derived dopaminergic progenitors restore motor function in Parkinson's disease models., 2020, 130(2): 904–920.

[35] Kikuchi T, Morizane A, Doi D, Magotani H, Onoe H, Hayashi T, Mizuma H, Takara S, Takahashi R, Inoue H, Morita S, Yamamoto M, Okita K, Nakagawa M, Parmar M, Takahashi J. Human iPS cell-derived dopaminergic neurons function in a primate Parkinson's disease model., 2017, 548(7669): 592–596.

[36] Doi D, Magotani H, Kikuchi T, Ikeda M, Hiramatsu S, Yoshida K, Amano N, Nomura M, Umekage M, Morizane A, Takahashi J. Pre-clinical study of induced pluripotent stem cell-derived dopaminergic progenitor cells for Parkinson's disease., 2020, 11(1): 3369.

[37] Schweitzer JS, Song B, Herrington TM, Park TY, Lee N, Ko S, Jeon J, Cha Y, Kim K, Li QZ, Henchcliffe C, Kaplitt M, Neff C, Rapalino O, Seo H, Lee IH, Kim J, Kim T, Petsko GA, Ritz J, Cohen BM, Kong SW, Leblanc P, Carter BS, Kim KS. Personalized iPSC-derived dopamine progenitor cells for parkinson's disease., 2020, 382(20): 1926–1932.

[38] Happle C, Lachmann N, Ackermann M, Mirenska A, G?hring G, Thomay K, Mucci A, Hetzel M, Glomb T, Suzuki T, Chalk C, Glage S, Dittrich-Breiholz O, Trapnell B, Moritz T, Hansen G. Pulmonary transplantation of human induced pluripotent stem cell-derived macrophages ameliorates pulmonary alveolar proteinosis., 2018, 198(3): 350–360.

[39] Kuhn A, Ackermann M, Mussolino C, Cathomen T, Lachmann N, Moritz T. TALEN-mediated functional corre-ction of human iPSC-derived macrophages in context of hereditary pulmonary alveolar proteinosis., 2017, 7(1): 15195.

[40] Shafa M, Ionescu LI, Vadivel A, Collins JJP, Xu LQ, Zhong SM, Kang M, de Caen G, Daneshmand M, Shi J, Fu KZ, Qi A, Wang Y, Ellis J, Stanford WL, Thébaud B. Human induced pluripotent stem cell-derived lung prog-enitor and alveolar epithelial cells attenuate hyperoxia- induced lung injury., 2018, 20(1): 108–125.

[41] Miura Y, Sato M, Kuwahara T, Ebata T, Tabata Y, Sakurai H. Transplantation of human iPSC-derived muscle stem cells in the diaphragm of Duchenne muscular dystrophy model mice., 2022, 17(4): e0266391.

[42] Qin C, Guo Y, Yang DG, Yang ML, Du LJ, Li JJ. Induced pluripotent stem cell transplantation improves locomotor recovery in rat models of spinal cord injury: a systematic review and meta-analysis of randomized controlled trials., 2018, 47(5): 1835–1852.

[43] Kajikawa K, Imaizumi K, Shinozaki M, Shibata S, Shindo T, Kitagawa T, Shibata R, Kamata Y, Kojima K, Nagoshi N, Matsumoto M, Nakamura M, Okano H. Cell therapy for spinal cord injury by using human iPSC-derived region- specific neural progenitor cells., 2020, 13(1): 120.

[44] Okubo T, Iwanami A, Kohyama J, Itakura G, Kawabata S, Nishiyama Y, Sugai K, Ozaki M, Iida T, Matsubayashi K, Matsumoto M, Nakamura M, Okano H. Pretreatment with a γ-secretase inhibitor prevents tumor-like overgrowth in human iPSC-derived transplants for spinal cord injury., 2016, 7(4): 649–663.

[45] Kojima K, Miyoshi H, Nagoshi N, Kohyama J, Itakura G, Kawabata S, Ozaki M, Iida T, Sugai K, Ito S, Fukuzawa R, Yasutake K, Renault-Mihara F, Shibata S, Matsumoto M, Nakamura M, Okano H. Selective ablation of tumori-genic cells following human induced pluripotent stem cell- derived neural stem/progenitor cell transplant-tation in spinal cord injury., 2019, 8(3): 260–270.

[46] Ortu?o-Costela MDC, Cerrada V, García-López M, Gallardo ME. The challenge of bringing iPSCs to the patient., 2019, 20(24): 6305.

[47] Sullivan S, Fairchild PJ, Marsh SGE, Müller CR, Turner ML, Song J, Turner D. Haplobanking induced pluripotent stem cells for clinical use., 2020, 49: 102035.

[48] Morizane A, Kikuchi T, Hayashi T, Mizuma H, Takara S, Doi H, Mawatari A, Glasser MF, Shiina T, Ishigaki H, Itoh Y, Okita K, Yamasaki E, Doi D, Onoe H, Ogasawara K, Yamanaka S, Takahashi J. MHC matching improves engraftment of iPSC-derived neurons in non-human primates., 2017, 8(1): 385.

[49] Sugita S, Mandai M, Hirami Y, Takagi S, Maeda T, Fujihara M, Matsuzaki M, Yamamoto M, Iseki K, Hayashi N, Hono A, Fujino S, Koide N, Sakai N, Shibata Y, Terada M, Nishida M, Dohi H, Nomura M, Amano N, Sakaguchi H, Hara C, Maruyama K, Daimon T, Igeta M, Oda T, Shirono U, Tozaki M, Totani K, Sugiyama S, Nishida K, Kurimoto Y, Takahashi M. HLA-matched allogeneic iPS cells-derived RPE transplantation for macular degen-eration., 2020, 9(7): 2217.

[50] Xu HG, Wang B, Ono M, Kagita A, Fujii K, Sasakawa N, Ueda T, Gee P, Nishikawa M, Nomura M, Kitaoka F, Takahashi T, Okita K, Yoshida Y, Kaneko S, Hotta A. Targeted disruption of HLA genes via CRISPR-Cas9 gene-rates iPSCs with enhanced immune compatibility., 2019, 24(4): 566–578.e7.

[51] Takashima Y, Guo G, Loos R, Nichols J, Ficz G, Krueger F, Oxley D, Santos F, Clarke J, Mansfield W, Reik W, Bertone P, Smith A. Resetting transcription factor control circuitry toward ground-state pluripotency in human., 2014, 158(6): 1254–1269.

[52] Di Stefano B, Ueda M, Sabri S, Brumbaugh J, Huebner AJ, Sahakyan A, Clement K, Clowers KJ, Erickson AR, Shioda K, Gygi SP, Gu HC, Shioda T, Meissner A, Takashima Y, Plath K, Hochedlinger K. Reduced MEK inhibition preserves genomic stability in naive human embryonic stem cells., 2018, 15(9): 732–740.

Advances in the application of induced pluripotent stem cells in pediatric diseases

Zhichen Tian1,2,3, Xiaojuan Yin1,2,3

The optimal diagnosis and treatment of pediatric diseases depend on more adequate understanding of pathophysiology. The advent of induced pluripotent stem cells (iPSCs) has provided new strategies for the research and therapy of pediatric diseases. iPSCs are pluripotent stem cells induced by reprogramming of mature cells. Now they can be induced from many types of somatic cells (such as fibroblasts, peripheral blood mononuclear cells and urine cells).With the improvement of various reprogramming methods, its generation procedure is more and more optimized, and the use of small molecules to induce iPSCs is one of the research focus now. Due to their ability to differentiate into a variety of cells, combined with the development of gene editing technology, iPSCs have been increasingly favored in the modeling of diseases and cell therapy, especially hereditary diseases, and have achieved some success in clinical treatment. But before they can be widely used in clinical treatment, there are still some problems to be solved, such as tumorigenicity, immunogenicity and heterogeneity. This article reviewed the source of iPSCs, reprogramming technology, applications of iPSCs in common childhood diseases, current problems and prospects, in order to deepen the understanding of iPSCs and provide reference for in-depth research in field of exploring mechanisms of diseases and therapy of diseases.

induced pluripotent stem cells; reprogramming; disease modeling; cell therapy

2022-07-19;

2022-09-05;

2022-09-22

海南省自然科學(xué)基金項(xiàng)目(編號(hào)：820MS122)資助[Supported by the Natural Science Foundation of Hainan Province (No. 820MS122)]

田智琛，在讀碩士研究生，專(zhuān)業(yè)方向：兒科學(xué)。E-mail: tianzhichen63@163.com

尹曉娟，博士，主任醫(yī)師，研究方向：新生兒呼吸窘迫綜合征、誘導(dǎo)多能干細(xì)胞。E-mail: yyinxiaojuan@126.com

10.16288/j.yczz.22-245

(責(zé)任編委: 林古法)