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什么是iPS細胞
iPS細胞，即誘導性多能干細胞（induced pluripotent stem cells），是通過重編程技術，把不能分化的體細胞轉變為在各方面都與胚胎干細胞極為接近的一種多能干細胞。
誘導多能干細胞
iPS細胞的發現
2006，山中伸彌在《cell》中發表“Induction of Pluripotent Stem Cells from Mouse Embryonic and Adult Fibroblast Cultures by Defined Factors”，在這篇文章中通過逆轉錄病毒轉化方法將4種因子Oct3/4、Sox2、c-Myc和Klf4導入小鼠皮膚成纖維細胞中從而獲得了具有胚胎干細胞特性的iPS細胞；在2007年，山中伸彌又在《cell》中發表“Induction of Pluripotent Stem Cells from Adult Human Fibroblasts by Defined Factors”，這篇文章中通過慢病毒轉導的方法將4種因子Oct3/4、Sox2、Klf4和c-Myc轉導人體皮膚成纖維細胞后可獲得成具有胚胎干細胞特性的iPS細胞，同年，在Thompson實驗室則是用慢病毒載體引入Oct4、Sox2、Nanog和LIN28也可獲得iPS細胞。
人真皮成纖維細胞誘導為iPS細胞
iPS細胞的建立過程
1) 分離和培養宿主細胞。
2) 通過病毒介導或者其他的方式將若干多個多能性相關的基因導入宿主細胞。
3) 將病毒感染后的細胞種植于飼養層細胞上，并于胚胎干細胞專用培養體系中培養，同時在培養中根據需要加入相應的小分子物質以促進重編程。
建立iPS細胞的流程圖
iPS細胞的優勢
1) iPS細胞類似于胚胎干細胞，具有強大的分化再生能力，可以分化成人體各個器官和組織所需要的各種細胞類型。
2) iPS細胞是通過遺傳編輯而來的一種干細胞，此在來源方面不存在社會倫理問題。
3) iPS細胞可以通過CRISPR/cas9基因編輯產生同基因對照細胞系。該基因編輯可以改變DNA達到使用細胞治療人類疾病的目標。
iPS細胞的應用前景
iPS細胞作為種子細胞，在理論上可以定向分化成幾乎所有細胞類型、又可以進行改造和挑選，又有近乎無限的增殖能力，是非常完美的細胞藥物的初始材料。
1. iPS細胞體外生成“人造血管”
2019年，由加拿大不列顛哥倫比亞大學和奧地利科學院分子生物技術研究所合作完成了世界首次成功在實驗室培養皿中將干細胞培育成完整的“血管類器官”，它們擁有內皮細胞、周細胞及毛細血管網絡，可實現真實的人血管的結構和功能，這一突破對攻克糖尿病和多種血管疾病有重要意義。
人類多能干細胞分化為血管類器官的示意圖
2. iPS人工角膜移植成功
2019年，日本大阪大學研究人員將iPS細胞分化誘導為角膜細胞組織，再將其制備成不易發生免疫排斥的圓形透明角膜片狀組織，同時也完成了全球首例利用iPS細胞培養出的角膜組織進行移植的臨床手術。
3. iPS細胞體外生成“人工肝臟”
2019年，由東京醫學和牙科大學教授領導的研究小組用iPS細胞培育出了直徑只有約0.2mm的肝臟組織，可用于體外再現肝炎病癥并用于試驗相關藥物。研究人員表示可以通過iPS細胞創建“微型器官”，重現疾病狀態，進而研究發病機理，為根治相關疾病奠定理論基礎。
總結和展望
iPS細胞的出現，讓再生醫學界擺脫了胚胎干細胞研究相關的倫理桎梏，在短短十幾年的時間便從實驗室應用于臨床。iPS細胞的科技成果與百姓健康密切相關，為解決疑難雜癥、消除患者痛苦做出了扎實的貢獻。但是，目前誘導多能干細胞的使用仍然存在一定風險，它的過度表達可能引發癌癥的發展。所以，就臨床應用而言，安全有效的使用誘導多能干細胞仍然是科學家們研究的重點。
