誘導多能干細胞iPSCs在再生醫學領域的應用
返老還童，軀體再生這些古人所描繪的神話，有可能在未來成為現實。
誘導多能干細胞(induced pluripotent stem cells, iPSCs)是將一系列誘導因子導入到成熟體細胞中，并重編程為具有類似胚胎干細胞特征的一種多能干細胞，這意味著iPSC具有超強的分化能力，在特定條件下，可誘導分化成人體所需臨床試驗默示許可的不同類型的細胞，甚至類器官。
南京艾爾普自主研發的心力衰竭細胞治療產品“人iPSC來源心肌細胞注射液”已獲得CDE新藥臨床試驗默示許可，這標志著我國在再生醫學領域也邁入新階段。
2006年日本學者山中伸彌通過引入四種基因，成功將成體細胞重編程為多能干細胞，也就是iPSC，這項發現為再生醫學打開了新的大門。iPSC可以誘導成人體里幾乎所有類型的細胞，比如神經細胞、心肌細胞、血管細胞等，有了iPSC，我們就可以用患者自己的細胞制造無限供應的健康細胞，來替換身體受損的組織和器官，這就是細胞替代療法。目前，iPSC已經被用來治療各種疾病，尤其是一些難以治愈的慢性病，比如糖尿病、心血管疾病、帕金森等神經退行性疾病。除此之外，利用iPSC還可以建立各種疾病的細胞模型，用來研究疾病的發生機制以及篩選新藥，這對那些目前還沒有很好動物模型的疾病研究具有重大的推動性。
神經退行性疾病如阿爾茨海默癥和帕金森病，主要特征是特定腦區神經元逐步死亡和腦功能逐漸衰退。然而這類疾病的發病機制迄今不明，缺乏有效治療。利用iPSC技術分化而來的患者特異性神經元，為建立這些疾病的細胞模型提供了可貴的材料【1】。研究人員已經利用阿爾茨海默癥和帕金森病患者的iPSC，分別獲得了兩種疾病的多電極陣列芯片模型。這些疾病特異性的神經網絡可以反映患者大腦中復雜的病理活動，是藥物篩選和探究發病機制的絕佳平臺。
心血管疾病已成為導致死亡的首要原因，而心肌梗死是其中最嚴重的一種。利用iPSC技術獲取功能性心肌細胞，成為治療心血管疾病的理想途徑。在大鼠心肌梗死模型中，研究人員注射了iPSC-CM細胞，結果發現，這些細胞可以成功植入梗死區，改善心臟功能，增強心肌活性【2】。移植后1個月依然可以在大鼠心臟中檢測到移植的心肌細胞，這凸顯了iPSC-CM在心肌再生中的治療潛力。
在研究熱點腫瘤領域，iPSC也有了新的研究方向。iPSC-NKT指的是從誘導多能干細胞(iPSC)分化而來的自然殺傷T細胞(Natural Killer T cell, NKT)。NKT細胞是一類兼具自然殺傷細胞和T細胞功能的混合型淋巴細胞，通過釋放細胞因子參與多種免疫應答過程，然而體內NKT細胞數量稀少且分化困難，限制了其臨床應用，利用iPSC技術可獲得大量NKT細胞。研究表明，iPSC生成的NKT細胞具有成熟NKT細胞的表型和功能，可以快速響應抗原刺激并釋放細胞因子如IFN-γ【3】。在動物模型中，iPSC-NKT細胞表現出抗腫瘤和改善移植免疫排斥的作用，iPSC-NKT細胞克服了體內NKT細胞的數量限制，為NKT細胞相關的腫瘤免疫治療和移植免疫學研究提供了新的思路。但其臨床轉化還面臨NKT細胞異質性以及功能穩定性等問題，未來研究需要繼續優化iPSC的定向分化技術。
iPSC被稱為再生醫學的“明日之星”，但要實現臨床應用，還存在一些問題需要攻克，其在細胞治療及其他領域的應用仍有著巨大的潛力。相信隨著研究的深入與技術的革新，iPSC領域面臨的挑戰終將被不斷創新的方法克服，iPSC技術會讓更多先天遺傳病、面臨器官衰竭的患者重獲新生。
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參考文獻
[1] Avazzadeh S, Baena JM, Keighron C, Feller-Sanchez Y, Quinlan LR. Modelling Parkinson's Disease: iPSCs towards Better Understanding of Human Pathology. Brain Sci. 2021 Mar 14;11(3):373.
[2] Guan X, Xu W, Zhang H, Wang Q, Yu J, Zhang R, Chen Y, Xia Y, Wang J, Wang D. Transplantation of human induced pluripotent stem cell-derived cardiomyocytes improves myocardial function and reverses ventricular remodeling in infarcted rat hearts. Stem Cell Res Ther. 2020 Feb 21;11(1):73.
[3] Aoki T, Motohashi S, Koseki H. Regeneration of invariant natural killer T (iNKT) cells: application of iPSC technology for iNKT cell-targeted tumor immunotherapy. Inflamm Regen. 2023 May 12;43(1):27.
誘導多能干細胞(induced pluripotent stem cells, iPSCs)是將一系列誘導因子導入到成熟體細胞中，并重編程為具有類似胚胎干細胞特征的一種多能干細胞，這意味著iPSC具有超強的分化能力，在特定條件下，可誘導分化成人體所需臨床試驗默示許可的不同類型的細胞，甚至類器官。
南京艾爾普自主研發的心力衰竭細胞治療產品“人iPSC來源心肌細胞注射液”已獲得CDE新藥臨床試驗默示許可，這標志著我國在再生醫學領域也邁入新階段。
2006年日本學者山中伸彌通過引入四種基因，成功將成體細胞重編程為多能干細胞，也就是iPSC，這項發現為再生醫學打開了新的大門。iPSC可以誘導成人體里幾乎所有類型的細胞，比如神經細胞、心肌細胞、血管細胞等，有了iPSC，我們就可以用患者自己的細胞制造無限供應的健康細胞，來替換身體受損的組織和器官，這就是細胞替代療法。目前，iPSC已經被用來治療各種疾病，尤其是一些難以治愈的慢性病，比如糖尿病、心血管疾病、帕金森等神經退行性疾病。除此之外，利用iPSC還可以建立各種疾病的細胞模型，用來研究疾病的發生機制以及篩選新藥，這對那些目前還沒有很好動物模型的疾病研究具有重大的推動性。
Fig1：iPSC分化生成帕金森疾病模型
神經退行性疾病如阿爾茨海默癥和帕金森病，主要特征是特定腦區神經元逐步死亡和腦功能逐漸衰退。然而這類疾病的發病機制迄今不明，缺乏有效治療。利用iPSC技術分化而來的患者特異性神經元，為建立這些疾病的細胞模型提供了可貴的材料【1】。研究人員已經利用阿爾茨海默癥和帕金森病患者的iPSC，分別獲得了兩種疾病的多電極陣列芯片模型。這些疾病特異性的神經網絡可以反映患者大腦中復雜的病理活動，是藥物篩選和探究發病機制的絕佳平臺。
Fig2：組織學評估證實 iPSC-CM 歸巢至梗塞心臟
心血管疾病已成為導致死亡的首要原因，而心肌梗死是其中最嚴重的一種。利用iPSC技術獲取功能性心肌細胞，成為治療心血管疾病的理想途徑。在大鼠心肌梗死模型中，研究人員注射了iPSC-CM細胞，結果發現，這些細胞可以成功植入梗死區，改善心臟功能，增強心肌活性【2】。移植后1個月依然可以在大鼠心臟中檢測到移植的心肌細胞，這凸顯了iPSC-CM在心肌再生中的治療潛力。
Fig3：人 iPSC-iNKT 細胞體現出明顯的抗腫瘤活性
在研究熱點腫瘤領域，iPSC也有了新的研究方向。iPSC-NKT指的是從誘導多能干細胞(iPSC)分化而來的自然殺傷T細胞(Natural Killer T cell, NKT)。NKT細胞是一類兼具自然殺傷細胞和T細胞功能的混合型淋巴細胞，通過釋放細胞因子參與多種免疫應答過程，然而體內NKT細胞數量稀少且分化困難，限制了其臨床應用，利用iPSC技術可獲得大量NKT細胞。研究表明，iPSC生成的NKT細胞具有成熟NKT細胞的表型和功能，可以快速響應抗原刺激并釋放細胞因子如IFN-γ【3】。在動物模型中，iPSC-NKT細胞表現出抗腫瘤和改善移植免疫排斥的作用，iPSC-NKT細胞克服了體內NKT細胞的數量限制，為NKT細胞相關的腫瘤免疫治療和移植免疫學研究提供了新的思路。但其臨床轉化還面臨NKT細胞異質性以及功能穩定性等問題，未來研究需要繼續優化iPSC的定向分化技術。
iPSC被稱為再生醫學的“明日之星”，但要實現臨床應用，還存在一些問題需要攻克，其在細胞治療及其他領域的應用仍有著巨大的潛力。相信隨著研究的深入與技術的革新，iPSC領域面臨的挑戰終將被不斷創新的方法克服，iPSC技術會讓更多先天遺傳病、面臨器官衰竭的患者重獲新生。
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參考文獻
[1] Avazzadeh S, Baena JM, Keighron C, Feller-Sanchez Y, Quinlan LR. Modelling Parkinson's Disease: iPSCs towards Better Understanding of Human Pathology. Brain Sci. 2021 Mar 14;11(3):373.
[2] Guan X, Xu W, Zhang H, Wang Q, Yu J, Zhang R, Chen Y, Xia Y, Wang J, Wang D. Transplantation of human induced pluripotent stem cell-derived cardiomyocytes improves myocardial function and reverses ventricular remodeling in infarcted rat hearts. Stem Cell Res Ther. 2020 Feb 21;11(1):73.
[3] Aoki T, Motohashi S, Koseki H. Regeneration of invariant natural killer T (iNKT) cells: application of iPSC technology for iNKT cell-targeted tumor immunotherapy. Inflamm Regen. 2023 May 12;43(1):27.
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