前 言iPSC具有分化成幾乎所有類型細胞的多能性，廣泛用于細胞免疫治療、再生醫學、疾病建模、藥物篩選和個性化診療。同時iPSC不受限于來源，具有可以無限擴增的能力，為提升藥物可及性提供了可能。iPSC的分化需要相應的細胞因子，不同細胞因子可以使iPSC生成不同類型的細胞，用于不同的研究。 01 iPSC概述iPSC全稱誘導多功能干細胞（Induced pluripotent stem cells），是一種通過成熟體細胞重新編程獲得的多能干細胞，由日本科學家Shinya Yamanaka于2006年建立，并獲得2012年的諾貝爾獎。他們利用4種轉錄因子（Oct4、Sox2、Klf4和c-Myc）的過表達將小鼠胚胎成纖維細胞誘導成為類似胚胎干細胞（ESC）的狀態。iPSC在形態、基因和蛋白表達、表觀遺傳修飾狀態、細胞倍增能力、類胚體和畸形瘤生成能力、分化能力等方面都與ESC極為相似，具備和ESC一樣的應用潛能，幾乎可以分化成為所有類型的細胞。
目前用于細胞治療的主要有成體干細胞、胚胎干細胞以及誘導多功能干細胞。成體干細胞來源困難、體外擴增較難且有分化局限性；胚胎干細胞的分化潛能最大，但卻一直受限于倫理及個體化差異、免疫排異等問題，因此發展和轉化應用也受到一定局限。誘導多功能干細胞的發現徹底打破了ESC臨床應用中的細胞來源和倫理問題，為個體化治療提供了有力的支持，極大地克服了干細胞治療中的免疫排斥問題，開辟了再生醫學的全新領域。
02 iPSC主要應用目前，iPSC通過基因工程改造后可用于自體或異體 T細胞或NK細胞療法，也可分化成其它功能性細胞，如心肌細胞、胰島細胞、上皮細胞、間質干細胞或神經元等，因此iPSC衍生的細胞療法主要為免疫細胞療法與干細胞再生療法。基于iPSC的藥物篩選也被廣泛應用。 1）iPSC衍生的免疫細胞療法 細胞療法近年來熱度“狂飆”，并在血液類腫瘤治療領域取得佳績。但是無論是CAR-T，還是在實體瘤領域具有更大潛力的CAR-NK或NK，都面臨著細胞來源不足或質量不均一的問題，因此iPSC衍生的細胞成為很好的選擇。 iPSC可以在體外無限培養，分化為淋巴細胞并生成主細胞系，為T細胞、NK細胞等細胞療法提供了可再生的、穩定的細胞來源，與此同時，iPSC在體外易于接受基因工程改造，有潛力接受多輪的基因工程優化步驟，改造潛力更高，可以實現控制細胞分化過程，增強細胞療法的持久性。 目前大多iPSC衍生的免疫細胞療法處于臨床前或者更早的藥物發現階段，只有Fate公司的iNK及iT產品成功進入了臨床試驗階段。其他的如Cytovia的CAR-iNK用于實體瘤治療，Century的CAR-iNK和CAR-iT處于臨床前，用于治療B細胞淋巴瘤、復發性膠質母細胞瘤、急性髓系白血病等。在國內，啟函生物、賽元生物、愛凱生物、昕傳生物、濟元基因等公司正在進行iNK、CAR-iNK、CAR-iT、CAR-iMAC相關臨床前或藥物發現研究。 2）iPSC衍生的再生療法 iPSC衍生的功能細胞種類更多、涉及的適應癥也更廣泛，包括心衰、糖尿病、神經退行性疾病甚至是脫發等領域。第一項臨床試驗在2014年啟動，使用人iPSC分化的視網膜色素上皮細胞（Retina pigment epithelium, RPE）治療黃斑變性。帕金森是目前iPSC衍生再生療法最主要的適應癥之一，有多家公司在這一領域布局。在2021年，iPSC誘導的多巴胺能神經元療法DA01成功進入1期臨床試驗。Heartseed公司的HS-001是心衰領域唯一邁入臨床階段的iPSC衍生細胞療法，這是一種異體iPSC衍生的心室心肌細胞，適應癥為缺血性心臟病伴有重癥心力衰竭。 3）基于iPSC的藥物篩選 不同于細胞治療臨床應用上的各種限制，iPSC在構建疾病模型上的應用則發展更快速。將患者的體細胞重編程為特異性iPSC，再將其誘導分化為疾病相關的細胞類型，構建體外疾病模型，更好的模擬人類疾病，指導精準治療。在有效化合物的篩選上，由于iPSC所構建的疾病模型能夠更精準地反映出疾病相關細胞的狀態及表型，提供更加接近臨床的藥物數據，因而在高通量篩選及藥物優化上發揮著重要作用。在藥物毒性檢測上，利用iPSC建立的患者特異性細胞有利于評價藥物對不同患者的治療效果及副作用。 迄今為止，已有多個使用iPSC開發成功的疾病模型，如阿爾茨海默病和帕金森病已使用源自iPSC的神經元進行建模，使用星形膠質細胞與神經元的共培養來模擬肌萎縮側索硬化癥的病理學。尤其是近年來3D類器官的火爆，更是加速iPSC相關疾病模型的構建，如腦、腸、肝臟、胰腺、腎及肺等相關的多種類器官疾病模型。 03 iPSC分化相關細胞因子iPSC的廣泛應用是基于分化能力。通過不同的細胞因子，iPSC能夠分化成不同類型的細胞。將人類iPSCs分化為各種細胞系常見的因子有GM-CSF、Activin A、DLL4、NOG、TNF-α、IL-2、VEGF、FGF、IL1β、EGF等。
iPSC這一革命性技術的出現為再生醫學開辟了全新的道路，基于iPSC的臨床試驗和疾病模型研究較多。iPSC與細胞免疫治療、類器官等新技術相結合，在潛在治療方面取得了巨大進展。 義翹神州iPSC細胞因子相關產品義翹神州提供一系列與干細胞相關的精品細胞因子產品，以支持干細胞研究。這些產品經過嚴格的質量控制，活性已經得到驗證，并且多次被客戶引用于頂-級期刊。 Human DLL4 Protein,Cat: 10171-H02H
Immobilized mouse NOTCH1 (Cat: 50654-M08B) can bind human DLL4
Human GM-CSF Protein, Cat: 10015-HNAH
Cell proliferation assay using TF-1 human erythroleukemic cell
sHuman Activin A Protein, Cat: 10429-HNAH
Ability to inhibit proliferation of MPC-11 cells
【參考文獻】 [1] Guidelines and Techniques for the Generation of Induced Pluripotent Stem Cells [2] Induced pluripotency: history, mechanisms, and applications [3]INDUCED PLURIPOTENT STEM CELLS AND THEIR USE IN HUMAN MODELS OF DISEASE AND DEVELOPMENT [4] Induced pluripotent stem cells: applications in regenerative medicine, disease modeling, and drug discovery [5] The promise of induced pluripotent stem cells in research and therapy |
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