一文读懂“超级细胞”——诱导多能干细胞（iPSC）

诱导多能干细胞（induced pluripotent stem cells，iPSC）技术的出现，不仅解决了胚胎干细胞（ESC）在伦理、免疫排斥和来源受限等方面的根本性问题，更以其“可再编程、可扩增、可定向分化”的特性，成为再生医学、精准医疗、药物发现和疾病机制研究的核心工具，为人类疾病治疗范式带来了颠覆性变革。从2006 年山中伸弥首次证实体细胞可重编程为多能状态，到2025年实现“个性化修复”，iPSC 完成了从科学发现到产业化落地的跨越。

iPSC的定义及优势

iPSC的定义

诱导多能干细胞（iPSC）是指通过人工对体细胞进行重编程，逆分化培养出的一类具有类似人胚干细胞特征的多能干细胞。iPSC具有多向分化和强大自我复制潜能，在一定条件下可以分化成多种功能细胞，且可以在体外培养获得数百万甚至数十亿的临床相关表型细胞，如心肌细胞、神经元细胞、胰岛细胞等，在临床治疗、药物研发、医疗美容等多个领域具有广阔的应用前景。

▲ iPSC治疗示意图

iPSC的优势

iPSC与人胚干细胞类似，可以在体外无限复制，适用于大规模培养；iPSC具有分化为三个胚层细胞或组织的潜力，可根据需求诱导分化成需要的细胞株，批次间特性相对稳定，可避免临床疗效不一致情况的发生；iPSC可以来源于患者自身，故可减小免疫排斥问题；由于iPSC的细胞来源是成体细胞，避免了伦理问题。

▲ iPSC治疗优势

iPSC的发展历程

iPSC技术发展速度极快，主要从两个方向进行完善和迭代：1）技术本身的迭代完善，主要围绕如何提高诱导效率、安全性等问题开展的一系列研究。2）iPSC技术在临床适应症研究的广泛开展。

2006年

首次报道诱导产生iPSC

日本科学家山中伸弥在《Cell》杂志率先发布，通过4种转录因子（Oct3/4、Sox2、c-Myc和Klf4）将小鼠成纤维细胞成功诱导为多能干细胞，即诱导多能干细胞（iPSC）。

2008年

去除c-Myc转录因子仍可诱导iPSC

转录因子c-Myc是一种原癌基因，诱导产生的iPSC具有肿瘤分化倾向。Nakagawa 等人证实去掉c-Myc因子，只用Oct4，Sox2 和Klf4这3个转录因子也可成功诱导iPSC。

2012年

iPSC技术获得诺贝尔医学奖

日本京都大学生物系教授山中伸弥和英国发育生物学家约翰·戈登因在细胞重编程研究领域的杰出贡献，共同获得2012 年诺贝尔生理学或医学奖。诱导性多能干细胞（iPSC）技术的发现，为再生医学和疾病治疗开辟了新的道路。

2013年

首例iPSC治疗临床试验成功

日本Masayo Takahashi教授团队将iPSC定向诱导为视网膜色素上皮细胞，首个利用iPSC成功治疗了一名年龄相关性黄斑变性患者。

2016年

首个同种异体iPSC衍生细胞产品获批临床

ynataTherapeutics公司获准开展同种异体iPSC衍生的间充质干细胞（MSC）产品CYP-001治疗类固醇抗性急性移植物抗宿主病（GVHD）的首个临床试验

2017年

iPSC诱导技术持续发展

Kim 等发现机械牵张刺激成功使体细胞重编程为iPSC

北京大学与美国Salk 生物学研究所首次构建出潜能扩展的多能干细胞，获得的细胞同时具有胚内和胚外组织发育潜能。

Scripps 研究所开发出一种利用抗体诱导成体细胞重编程为多能干细胞的新方法，避免了转录因子引入的潜在风险。

2018年

iPSC技术陆续开展临床试验

京都大学EtoKoji教授获批使用患者来源的iPSC衍生的血小板进行输注治疗再生障碍性贫血患者。

美国Kwang-Soo Kim团队将iPSC定向诱导为多巴胺能神经元，成功移植到脑部治疗帕金森病，显著改善了其运动症状。

京都大学医院的神经外科医生Takayuki Kikuchi在帕金森病患者中，成功移植同种异体iPSC衍生的多巴胺前体细胞。

2020年

《Nature》报告iPSC治疗心衰案例

《Nature》全球独家报道南京鼓楼医院联合艾尔普再生医学完成的世界首个iPSC技术治疗心力衰竭临床一周年随访案例。

2021年

首个iPSC-CAR-T细胞疗法临床试验

美国生物制药企业Fate Therapeutics在研产品FT-819完成首例患者给药。FT-819是一种创新的iPSC衍生疗法、靶向CD19+恶性肿瘤的嵌合抗原受体(CAR)T细胞疗法。

2022年

建立人类CiPSC技术体系

北京大学邓宏魁教授团队在《Nature》杂志上率先发布，应用化学小分子诱导人的体细胞去分化获得人多能干细胞，建立了安全、简单、易于调控和标准化的人多能干细胞制备技术，为研究人体细胞命运调控和干细胞制备与转化提供了新范式。

2023年

《Cell》报告CiPSC治疗糖尿病案例

《Cell》报道了北京大学邓宏魁教授团队首次利用化学小分子诱导多能干细胞（CiPSC），且采用腹直肌前鞘下移植的创新移植策略，实现对1型糖尿病的功能性治愈。

2024年

全球首个iPSC心衰疗法申请上市

日本细胞疗法科技公司 Cuorips 已向监管部门申请批准生产和销售由诱导多能干细胞（iPSC）生成的人体心肌片，可移植到患有严重心力衰竭的患者体内。

iPSC的潜在应用领域

iPSC作为一种新兴技术，目前产业化应用尚处于早期发展阶段，但iPSC在临床上已有多种应用尝试，涉及的应用领域主要包括疾病研究、药物筛选、细胞治疗等。

细胞治疗：iPS细胞能分化成人体几乎所有细胞类型--神经细胞、心肌细胞、胰岛细胞、肝细胞等，可以为疾病引起的组织和器官损伤，提供可替代的治疗方法，如使用iPS诱导分化的心肌细胞修复心脏损伤部位。

疾病研究：iPS细胞可以在体外制造出患病个体的“病人特异性”细胞，帮助研究人员更好地理解疾病的发病机理和诊断方法，如用iPS细胞模拟帕金森病的神经退行性过程。

药物筛选：iPS细胞可用于测试药物疗效性、毒性和安全性，从而有效缩短药物研发周期，避免不必要的动物实验，提高药物研究效率和准确率，如iPS细胞药物筛选可以用于肿瘤、糖尿病、帕金森等药物的研究和方案设计。

▲ iPSC的应用领域

PSC技术的出现推动了多能干细胞治疗研发领域的发展。iPSC的细胞来源为人类体细胞，取材方便且避免伦理问题。同时，iPSC具有分化为各种人体细胞的潜能，在相关诱导技术成培养条件成熟后，iPSC可根据需求分化为相应的细胞、类器官、器官等，可为再生医学相关活动开展提供重要的材料来源。目前，全球多个基于iPSC的再生医学临床试验正在进展中，如应用iPSC技术生成角膜细胞组织来治疗角膜缘干细胞缺乏症、诱导生成神经祖细胞治疗帕金森、诱导生成胰岛β细胞治疗糖尿病等。iPSC逐步成为细胞治疗领域的重要临床应用方向。