日前,Cell杂志推出了“Timeline: iPSCs—The First Decade”,用一张图回顾了诱导多能干细胞(induced pluripotent stem cells,iPSCs)发展的首个十年。
自2006年山中伸弥(Shinya Yamanaka)和Kazutoshi Takahash首次发布了他们的突破成果以来,这10年中,iPSCs相关的研究以惊人的速度在扩张。Cell杂志精心制作了一幅图,回顾了在这一发展过程中经历的里程碑事件,其中既包括了iPSCs相关的基础研究以及在疾病理解和治疗中的应用。
这10年的时间里,iPSCs的发展增加了我们对细胞命运规则、哺乳动物发育以及人类疾病的理解,细胞治疗和药物发现的临床前景更令人兴奋。
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1. 1980s–1990s
小鼠成纤维细胞可转化为包括成肌细胞、巨噬细胞在内的细胞类型
2. 2006–2007
“Yamanaka四因子”(Oct4、Sox2、Klf4和c-Myc)可重编程小鼠和人类成纤维细胞,使其恢复多能性,后续分析证明了小鼠iPSCs能够实现种系传递。
3. 2006–2009
越来越多种类的体细胞成功被重编程为iPSCs,包括小鼠骨髓细胞、肝细胞、胰腺细胞、神经干细胞和淋巴细胞,以及人体角化细胞和blood祖细胞。能产生iPSCs的细胞资源也一直在增加,还包括了猴子和大鼠细胞。
4. 2008–2010
直接的“lineage conversion”生成了β细胞、诱导神经细胞、诱导心肌细胞;随后又将范围扩大到了肝细胞、造血细胞和许多其它组织细胞。
5. 2008–2011
转基因“自由”和包括附加型载体、转座子、仙台病毒、重组蛋白和合成mRNAs在内的nonintegrating方法提高了安全性。
6. 2008–2013
通过靶向表观遗传调控,化学和遗传操作提高了重编程的效率。
7. 2008至今
疾病表型描述和治疗相关的研究揭示了hiPSCs在理解疾病遗传基础、发病机理和潜在治疗方面的能力。
8. 2009年至今
单细胞技术和重编程路线图突显出了iPSC产生的关键阶段和障碍,包括MET和表观调控。
9. 2009–2014
包括miRNAs、lineage specifiers和小分子在内的新型诱导多能性的因子能够替代“Yamanaka四因子”。
10. 2011年至今
iPSCs具有形成类器官的能力,包括视杯、mini大脑和mini-guts。将这些类器官应用到疾病模型和药物筛选中具有巨大的潜力。
11. 2014
2014年,iPSC衍生的视网膜色素上皮细胞被移植到首名患者体内,用于治疗黄斑变性。
展望
当我们进入iPSCs的第二个10年,这一技术又能产生怎样的影响呢?毫无疑问,它将帮助我们更深入的了解细胞的丰富性和灵活性;同时,随着细胞银行中人类iPSC细胞系的积累,我们也将对人类疾病的复杂性和多样性有新的理解。然而,iPSCs衍生细胞移植医学的发展仍充满挑战。
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