IPS细胞的研究进展及应用前景论文

目录摘要............................................2ABSTRACT...........................................3第一章前言.........................................41.1IPS细胞的概述.................................................51.2IPS细胞的获得.................................................51.3IPS细胞研究的发展史...........................................51.4研究IPS细胞的意义............................................6第二章IPS细胞的研究进展.................................62.1IPS细胞的建立.................................................72.1.1因子作用...................................................72.1.2优化建系方法...............................................82.1.3提高IPS细胞的制备效率....................................102.1.4iPS细胞的安全性..........................................122.2IPS细胞的应用................................................122.2.1.IPS细胞在治疗血液疾病的应用..............................122.2.2对肿瘤发生机理的推动......................................132.2.3体细胞核移植技术..........................................142.2.4治疗神经系统疾病..........................................142.2.5鼠角膜上皮细胞的培育......................................152.2.6开发疾病治疗新方法........................................152.2.7在生物学基础研究中的应用..................................16第三章存在问题及展望..................................163.1IPS细胞面临的问题............................................173.2IPS细胞的展望................................................17参考文献...........................................19致谢..............................................21摘要通过导入特定的转录因子可将分化的体细胞重编程为诱导性多能干细胞（Inducedpluripotentstemcells,iPScells）,这项技术避免了干细胞研究领域的免疫排斥和伦理道德问题,是生命科学领域的一次巨大革命。与胚胎干细胞（Embryonicstemcells,EScells）一样,iPS细胞能够自我更新并维持未分化状态。在体外,iPS细胞可定向诱导分化出多种成熟细胞，因此,iPS细胞在理论研究和临床应用等方面都极具应用价值。iPS细胞的分化和移植在治疗血液疾病中有很大的用途，iPS细胞可治疗神经系统疾病，提供体外的疾病模型，为研究疾病形成的机制、筛选新药以及开发新的提供了新的治疗方法。利用iPS细胞作为核供体细胞，同适当的受体细胞融合后便可以直接获得转基因动物。不仅可以提高动物的遗传本质，而且可以打破物种的界限，获得用传统的交配方法无法得到的动物新性状。iPS细胞的研究一直受到人们广泛的关注,是目前细胞生物学和分子生物学领域的研究热点。论文对ips细胞的定义，iPS细胞的获得，发展史，研究的意义，研究进展，iPS细胞的应用，面临的问题进行了综述，最后对iPS细胞就行了展望。关键词：诱导性多能干细胞胚胎干细胞转录因子重编程分化ABSTRACTThroughtheimportspecifictranscriptionfactorscanbeusedfortheanalysisofsomaticreprogrammingInducedpluripotentstemmultipotent(iPScells,cells),thetechnologypreventsstemcellresearchfieldofimmunerejectionandethicalquestionsoflifescience,isagreatrevolution.AndEmbryonicstem(EScells,Embryonicstemcells),iPScellsasself-renewandmaintainundifferentiatedstate.Theinvitro,iPScellsorientabledifferentiationoutlotsofmaturecells,therefore,iPScellsintheoryresearchandclinicalapplication,etcareextremelyapplicationvalue.IPScellsinthedifferentiationandtreatmentofblooddiseaseoftransplantedhasalotofUSES,iPScellscantreatthediseasesofthenervoussystem,providethediseasemodelforinvitro,formingmechanismofdiseases,screeningdrugsanddevelopnewprovidesnewtreatments.UseiPScellsasnucleardonorcell,withappropriatereceptorcellsafterfusioncandirectlyobtaintransgenicanimals.Notonlycanimprovethegeneticnatureandanimalstobreakwiththeboundary,obtainspeciesoftraditionalmatingmethodscannotgetnewtraitsofanimals.iPScellsresearchhasreceivespeople'sattention,isthecellbiologyandmolecularbiologyresearchhotspot.Papersonthedefinitionofipscells,iPScellsobtain,developmenthistory,theimplicationsoftheresearch,theresearchprogress,andtheapplicationofipscells,arefacedwiththeproblemofreviewed,finallyipscellswentlooking.KEWORDS:Inducedpluripotentstemcells；Embryonicstemcells；Transcriptionfactors；Reprogrammingdifferentiation第一章前言1.1iPS细胞的概述IPS细胞是通过导入特定的转录因子可将分化的体细胞重编程为诱导性多能干细胞（Inducedpluripotentstemcells,iPScells）。特定的转录因子为Oct4,Sox2,c-Myc和Klf44个因子(这4个因子也称为Yamanaka因子)可以有效地将胎鼠成纤维细胞(mouseembryonicfibroblast,MEF细胞)和小鼠尾尖成纤维细胞诱导形成形态和生长特点类似ES细胞的克隆,即iPS细胞。iPS细胞还可让普通体细胞“初始化”，使其具备干细胞功能。“iPS细胞”具有和胚胎干细胞类似的功能.不需要制造胚胎，就可以从任何组织的细胞，甚至皮肤组织的细胞，制造出具有干细胞功能的细胞。iPS细胞和胚胎干细胞除了能生成胚胎以外，还可以产生所有的细胞，如果用于医疗，那么理论上可以治愈所有疾病—凡是不好的组织都去除，替换为重新生长的正常组织。1.2iPS细胞的获得Ips细胞可定向表达胚胎干细胞某些特定的标志基因，与胚胎干细胞一样具有发育全能性。目前获得iPS细胞的方法有多种，主要包括以下几个方面：①体细胞核移植：将体细胞核导入到去核的卵母细胞,使体细胞核在去核的卵母细胞重新编程而获得类似于ES细胞的发育多能性。②细胞融合：将哺乳动物的成年体细胞和具有多能性的ES细胞融合可产生四倍体细胞，这种四倍体细胞具有发育的多能性。③体细胞核直接重编程：即将Oct4,Sox2,Klf4andc2Myc四种转录因子通过病毒或质粒载体导入到体细胞中，使体细胞核重编程而获得发育的多能性。④细胞培养：将生殖细胞置于特定培养条件下进行培养，可使生殖细胞重新编程变成多能性细胞。由此可见多能性诱导因子可能在维持类似于胚胎干细胞的多能性中起非常重要的作用。1.3iPS细胞研究的发展史iPS细胞研究的重要历程2006年8月，Takahashi和Yamaaka将小鼠的成纤维细胞诱导为iPS细胞。次年11月，他们又利用4种同样的转录因子将人的皮肤成纤维细胞诱导为iPS细胞j。2007年12月，Thomson等人筛选出了另外一套用于诱导的基因组合Dc、Sox2、Nanog和Lin28。.随后，他们利用这4种因子使人类新生儿成纤维细胞重构为iPS细胞。这两项发现分别被《自然》和《科学》杂志评为2007年第一和第二大科学进展。2008年4月，Schemes+Lyland等将鼠皮肤细胞重编程为iPS细胞,并成功地使其分化成心肌细胞、血管平滑肌细胞及造血细胞。2009年2月，Et本东京大学研究人员在培养iPS细胞的时候添加人类骨髓细胞以及催进细胞增殖的蛋白质等物质使iPS细胞分化成了血小板的前身巨核细胞，进一步培育出血小板，同时也从技术上说明了用iPS细胞培育人类红细胞和白细胞都是可能的。2010年3月，iPS细胞研究相继迎来两项重大突破。3月1日，Nagy研究组和Kaji小组采用转座子介导的方法高效率制备了virus-flee鼠iPS细胞，获得iPS细胞后，又成功将先前导入的转录因子基因从iPS细胞中移除。3月6日，Jaenisch小组将移除外源基因的人iPS细胞成功诱导成多巴胺神经元，且神经元细胞的基本功能不受影响。1.4研究iPS细胞的意义成功建立iPS细胞后，应用iPS细胞来治疗疾病是人们的最终目标。iPS细胞不仅可用于分化和移植，还可以提供体外的疾病模型，以便于研究疾病形成的机制、筛选新药以及开发新的治疗方法。人类iPS细胞的建立被公认为2007年最重要的科技进展之一,这项技术不仅可以从体细胞建立个体特异的多能干细胞系,解决了细胞移植治疗中的免疫排斥问题,而且为研究人类细胞的重编程的机理以及研究个体特异的疾病发生机理提供了有力的方法。在干细胞研究领域,iPS细胞技术的出现无疑是具有里程碑意义的突破,多种体细胞经过体外培养和诱导均可转变成为具有多向分化潜能的干细胞,并且证明了几种已知的转录因子可以使已分化的体细胞逆转为未分