我們還需要研究人類(lèi)胚胎干細(xì)胞嗎？

誘導(dǎo)多能干細(xì)胞 (iPS) 能否替代人類(lèi)胚胎干細(xì)胞 (hES)？有一天情況可能會(huì)如此，但在可預(yù)見(jiàn)的未來(lái)，需要對(duì)兩種類(lèi)型的干細(xì)胞進(jìn)行并行研究。

事實(shí)一覽

我們知道：

• 多能干細(xì)胞并不完全相同——小鼠胚胎干細(xì)胞和人類(lèi)胚胎干細(xì)胞并不等同
• ?小鼠胚胎干細(xì)胞更一致，更容易生長(zhǎng)，更容易分化
• 臨床級(jí)人類(lèi)胚胎干細(xì)胞系已經(jīng)存在
• 如何從人類(lèi)多能干細(xì)胞中制造一些特殊的細(xì)胞類(lèi)型

我們認(rèn)為：

• iPS細(xì)胞將成為藥物開(kāi)發(fā)的重要工具
• 在臨床中使用 iPS 細(xì)胞需要更多的研究和理解
• 未來(lái)幾年可能分離出相當(dāng)于小鼠胚胎干細(xì)胞的人類(lèi)多能干細(xì)胞

我們還不知道：

• 如何確定人類(lèi) iPS 細(xì)胞的身份和安全性
• 如何將多能干細(xì)胞定向分化為多種不同的成體細(xì)胞類(lèi)型
• 如何確保細(xì)胞在長(zhǎng)期生長(zhǎng)時(shí)不會(huì)發(fā)生不可預(yù)測(cè)的基因變化

繼續(xù)研究人類(lèi)胚胎干細(xì)胞的三個(gè)主要原因：

1. 安全性和功能

ES細(xì)胞本質(zhì)上是正常的人類(lèi)胚胎細(xì)胞，而 iPS 細(xì)胞是通過(guò)分子工程對(duì)成體細(xì)胞進(jìn)行重編程而產(chǎn)生的。這些實(shí)驗(yàn)室操作尚未完善，可能會(huì)產(chǎn)生異常的、可能不安全的細(xì)胞。iPS 細(xì)胞無(wú)疑是在實(shí)驗(yàn)室研究疾病機(jī)制和開(kāi)發(fā)新藥的有前途的工具，但還需要更多仔細(xì)的研究來(lái)確定它們是否可以安全地注射到人體中。還需要新技術(shù)來(lái)從 iPS 細(xì)胞中產(chǎn)生功能齊全的成體細(xì)胞。因此，人類(lèi) ES 細(xì)胞為 iPS 細(xì)胞的安全性和分化提供了基本標(biāo)準(zhǔn)。

2. 為臨床做好準(zhǔn)備

移植到人體內(nèi)的細(xì)胞必須在嚴(yán)格控制的環(huán)境中制備，以確保它們不受污染并且具有高質(zhì)量和純度。已經(jīng)開(kāi)發(fā)了幾種臨床級(jí) hES 細(xì)胞系，并已獲準(zhǔn)用于臨床試驗(yàn)。在臨床的道路上走到這一步，是多年研發(fā)的成果。目前，由于生產(chǎn)所需的基因操作程序，沒(méi)有任何 iPS 細(xì)胞被批準(zhǔn)用于臨床。克服這一障礙并開(kāi)發(fā)可用于臨床的 iPS 細(xì)胞系需要時(shí)間。

3. 缺失的人類(lèi)多能干細(xì)胞

目前，不同的人類(lèi)ES和iPS細(xì)胞系表現(xiàn)出很大的可變性和不一致性。然而，小鼠ES細(xì)胞可以在非常標(biāo)準(zhǔn)化的條件下生長(zhǎng)，變異性最小。

小鼠和人類(lèi)ES細(xì)胞并不等同；人類(lèi)ES細(xì)胞似乎代表處于胚胎發(fā)育更高級(jí)階段的細(xì)胞，此時(shí)它們已經(jīng)開(kāi)始專(zhuān)門(mén)化。科學(xué)家們認(rèn)為，有可能分離出一種與小鼠胚胎干細(xì)胞相當(dāng)?shù)男滦腿祟?lèi)多能干細(xì)胞。這些新細(xì)胞——如上圖所示為“1 期多能干細(xì)胞”，通常被稱(chēng)為“基態(tài)干細(xì)胞”——預(yù)計(jì)具有非常一致的特性，可以可靠地分化成所有類(lèi)型的特化成體細(xì)胞。世界各地的研究人員目前正在研究如何分離和培養(yǎng)這些人類(lèi)基態(tài)細(xì)胞。

這具有三個(gè)重要意義：

• 找出如何獲得和培養(yǎng)人類(lèi)基態(tài)多能干細(xì)胞需要通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)修飾當(dāng)前的人類(lèi) ES 細(xì)胞，并且還需要使用最近為小鼠 ES 細(xì)胞開(kāi)發(fā)的替代技術(shù)衍生出新的人類(lèi)多能/ES 細(xì)胞。只有通過(guò)這些實(shí)驗(yàn)，才能確定獲得人類(lèi)多能干細(xì)胞的最佳方法。
• 一旦獲得，人類(lèi)基態(tài)干細(xì)胞系很可能在醫(yī)學(xué)研究和臨床應(yīng)用中取代現(xiàn)有的人類(lèi) ES 細(xì)胞系。
• 基態(tài)人類(lèi) ES 細(xì)胞將為 iPS 細(xì)胞提供準(zhǔn)確的參考，這將使它們能夠標(biāo)準(zhǔn)化，克服其在工業(yè)上使用和監(jiān)管部門(mén)批準(zhǔn)其在臨床應(yīng)用中使用的主要障礙之一。

作者：奧斯汀·史密斯和克萊爾·布萊克本

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