誘導(dǎo)多能干細(xì)胞技術(shù)變得更加強大和具有顛覆性

自十年前發(fā)現(xiàn)和開發(fā)誘導(dǎo)多能干細(xì)胞（iPSC或iPS細(xì)胞）技術(shù)以來，干細(xì)胞生物學(xué)和再生醫(yī)學(xué)領(lǐng)域取得了重大進展。近年來，iPSC已廣泛用于疾病建模、藥物發(fā)現(xiàn)和細(xì)胞治療應(yīng)用。重要的是，新的病理機制已經(jīng)被識別和解釋，通過iPSC篩選鑒定的新藥正在研發(fā)中，并且使用人類iPSC衍生細(xì)胞類型的臨床試驗已經(jīng)啟動。

此外，人類iPSC技術(shù)與基因編輯和三維類器官的結(jié)合使得基于iPSC的程序更加強大和更具顛覆性。可以理解的是，人類iPSC技術(shù)為人類疾病建模、藥物發(fā)現(xiàn)和細(xì)胞治療提供了巨大的希望，而且這種潛力才剛剛開始被確定。據(jù)BioInformant估計，全球iPSC產(chǎn)業(yè)目前正以8.5%的復(fù)合年增長率增長。

傳統(tǒng)上，動物被用于疾病建模。然而，物種差異可能會阻止特定動物（例如小鼠）重現(xiàn)完整的人類疾病表型。這是由于小鼠細(xì)胞和人類細(xì)胞之間的基本物種差異造成的。這就需要建立人類疾病模型平臺來補充各種動物研究。如今，從患者的成纖維細(xì)胞或血細(xì)胞中培養(yǎng) iPSC 并使用它們來模擬各種類型的遺傳疾病相對容易。

隨著這些iPSC從患者身上收集，它們正在推動個性化疾病建模領(lǐng)域的發(fā)展。基因編輯工具，如鋅指核酸酶 (ZFN)、轉(zhuǎn)錄激活子樣效應(yīng)核酸酶 (TALEN) 和 CRISPR/Cas9也被用于編輯和修飾基因。目前，阿爾茨海默病（AD）、帕金森病（PD）、精神分裂癥和肌萎縮側(cè)索硬化癥（ALS）等疾病都已使用iPSC進行研究。

迄今為止，基于iPSC的藥物篩選已用于評估1,000多種化合物和臨床候選藥物。通常，需要大量時間才能將 iPSC分化為疾病相關(guān)細(xì)胞類型。因此，研究人員還開發(fā)了直接轉(zhuǎn)換方法，將一種體細(xì)胞（例如皮膚成纖維細(xì)胞）重新編程為另一種體細(xì)胞（例如心肌細(xì)胞、肝細(xì)胞或神經(jīng)細(xì)胞），而無需經(jīng)過iPSC狀態(tài)。然而，直接單元編程領(lǐng)域還處于早期階段，只有Fortuna Fix和Mogrify等少數(shù)公司正在研究此類技術(shù)。

在后期臨床研究中，新候選藥物的意外副作用可能會給藥物開發(fā)商造成巨大的經(jīng)濟損失。因此，使用 iPSC 衍生細(xì)胞類型進行毒性篩選可以幫助選擇潛在的候選藥物，并確保這些候選藥物在后期臨床試驗中不太可能因毒性而失敗。心臟和肝臟毒性是臨床試驗中最常見的兩種不良反應(yīng)。

因此，使用iPSC衍生的心肌細(xì)胞進行多電極陣列 (MEA) 檢測可能為促心律失常風(fēng)險的臨床前體外測試提供一種經(jīng)濟高效的替代方案。同樣，iPSC衍生的肝細(xì)胞系和功能性3D肝器官芽可用于研究肝毒性。也在使用的還有iPSC衍生的神經(jīng)元細(xì)胞、間充質(zhì)干細(xì)胞 (MSC) 和血管內(nèi)皮細(xì)胞。

使用iPSC衍生的細(xì)胞類型作為細(xì)胞療法也引起了人們的極大興趣。細(xì)胞治療領(lǐng)域最早涉及iPSC的臨床研究是使用iPSC衍生的視網(wǎng)膜上皮細(xì)胞治療黃斑變性。該臨床試驗使用自體（自體衍生）iPSC衍生的RPE細(xì)胞進行個性化細(xì)胞治療。如今，生產(chǎn)適合臨床使用的iPSC衍生自體神經(jīng)元細(xì)胞、心肌細(xì)胞和RPE細(xì)胞的成本約為800,000美元。由于同種異體（供體來源）治療每位患者的成本較低，因此使用iPSC來源的RPE細(xì)胞的具有里程碑意義的日本試驗轉(zhuǎn)而使用同種異體RPE細(xì)胞。

當(dāng)然，CRISPR/Cas9、3D類器官和microRNA開關(guān)等技術(shù)的改進將進一步加快基于iPSC的疾病建模和細(xì)胞療法開發(fā)的快速步伐。

?如今，使用iPSC衍生細(xì)胞治療以下疾病的臨床研究已進入后期階段：

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