萬里歸來年愈少，微笑，笑時猶帶嶺梅香。
試問嶺南應不好？卻道，此心安處是吾鄉(xiāng)。
----蘇東坡
誘導多能干細胞（Induced Pluripotent Stem Cells）（相關文章期待本公眾號下期文章《煮沸的孟婆湯---誘導多能干細胞》），是指將已分化普通成體細胞（諸如皮膚）通過轉入一些基因（最早是Oct4、Sox2、c-Myc和Klf4這四個），使其重編程而得到的類似胚胎干細胞和胚胎APSC多能細胞的一種細胞類型。在技術江湖中稱 iPSCs。
在2006年，日本科學家山中伸彌（Shinya Yamanaka）帶著他的徒弟，從24個基因開始篩選、持續(xù)組合，終于找到4個基因（Oct4，Sox2，Klf4 和c-Myc），用逆轉錄病毒轉染至普通體細胞中，讓細胞表達這些基因，于是體細胞的表達系統(tǒng)被再編程，出現(xiàn)了胚胎干細胞樣的細胞，具有分化成各類成體細胞的潛能，這就是誘導多能干細胞（inducedpluripotent stem cells，iPS cells，iPSCs）。山中伸彌也因此斬獲了2012年的諾貝爾生理學或醫(yī)學獎。
iPSCs的優(yōu)勢是克服了免疫排斥，解決了細胞來源量的問題，也止住那些用社會倫理，抵制破壞胚胎取得干細胞的輿論！這確實是一個飛躍。
用iPSCs 技術的發(fā)展與優(yōu)化
（1） 從“傳統(tǒng)轉錄因子”到“小分子化合物”
Meltonetal團隊研究了丙戊酸（組蛋白去乙酰化酶（HDAC）的一種抑制劑）的作用，他們發(fā)現(xiàn)其可以提高重編程效率100倍（相對于山中伸彌“四因子法”）。于是提出，丙戊酸像轉錄因子c-Myc一樣可引起信號通路的改變。同樣，類似的補償機制出自于對Sox2基因的模仿。在2008年，Dingetal團隊研究了BIX-01294（組蛋白甲基轉移酶（HMT）的一種抑制劑）的作用，然后將其結合在鈣離子通道從而提高重編程效率。可以預見的是，此類研究是尋找更有效提高重編程的小分子化合物，發(fā)現(xiàn)由“重編程因子和重編程化合物”組成的雞尾酒，從而有效和可靠地將體細胞重新編程iPS細胞。
（2） 尋找逆轉錄病毒的替代載體
尋找逆轉錄病毒的替代載體，如腺病毒、質(zhì)粒和裸露的DNA等，可避免腫瘤發(fā)生，提高產(chǎn)率。先說腺病毒方法。2008年，Hochedlingeretal等利用腺病毒將4個轉錄因子轉運到小鼠皮膚和肝細胞的DNA中，從而產(chǎn)生類似于胚胎干細胞的iPS細胞。2009年，F(xiàn)reedetal等證實人類成纖維細胞成功可被重編程為iPS細胞。腺病毒具有其它載體不具有的獨特性，不會將自身基因整合到宿主細胞中，避免插入突變的潛在危害。腺病毒的另一個優(yōu)點是，在短期見效，重編程效率高。質(zhì)粒的方法呢，雖說避開了病毒載體，它仍需要對致癌基因進行重編程。而這主要問題是轉染效率較低。
（3）其他
在仿生學的整體策略上，通過利用純化蛋白將成體細胞重編程胚胎樣細胞、誘導基因的篩選優(yōu)化也是也是一個方向。Morrisey研究小組利用microRNA可將重編程效率提高100倍，microRNA是小分子RNA，它能夠結合到信使RNA的互補序列，并抑制基因表達。
iPSCs技術在免疫細胞治療的報道并不是很多，而且都集中在日本。2010年，日本理化研究所的科研人員在動物實驗中，成功利用iPS細胞生成具有抗癌效果的特定淋巴球，并已確認這種淋巴球被輸入患有癌癥的老鼠體內(nèi)并激活后發(fā)揮了抗癌效果 。
2015年8月27日，發(fā)表在《Stem Cell Reports》雜志上的一項研究中，日本東京大學的Miki Ando等發(fā)現(xiàn)，iPSC-CTL細胞能夠有效減小小鼠體內(nèi)腫瘤體積，并且通過caspase-9(iC9)-based suicide system 能夠有效誘導iPSC-CTL在體內(nèi)的凋亡，以提高治療的安全性。
2015年10月27日，由東京大學教授DAVID L. HERMANSON等研究者在《Stem Cell》發(fā)表了用IPSC-NK治療卵巢癌模型小鼠的文章：利用人體iPS細胞制備出IPSC-NKcells，再將IPSC-NK cells注射入患有卵巢癌的小鼠腹腔，并且將人外周血NK cells和IPSC-NK cells進行對比，發(fā)現(xiàn)后者的治療效果好于前者。
圖一：人外周血NK和IPSC-NK對乳腺癌高轉移細胞（MA-148 ）感染的癌癥小鼠模型的殺傷對比試驗
圖二：人外周血NK和IPSC-NK對卵巢癌細胞系（A1847）感染的癌癥小鼠模型的殺傷對比試驗
圖三：小鼠總生存率的卡普蘭-邁耶曲線對比表
2016年2月9日，日本京都大學Shuichi Kitayama等將Vα24不變的自然殺傷T（iNKT）細胞通過基因重編技術轉化成為iPS細胞（誘導多能干細胞），隨后再將這種iPS細胞再分化成為表現(xiàn)其它類型特性的重編程iNKT細胞，這些新編程的iNKT細胞在體外通過IL-7 /il-15-based優(yōu)化細胞因子組合的擴增，具有很強的細胞增殖和IFN-γ的分泌能力，還能誘導樹突狀細胞的成熟和細胞毒性T淋巴細胞（CTL）和NK細胞活化，對癌細胞的表現(xiàn)出很強的殺傷作用。
應用iPS細胞大規(guī)模生產(chǎn)NKT、NK甚至CAR-T等免疫細胞，一是不局限于癌癥患者身體原因（如患者本身年紀、感染性疾病、放化療等導致的免疫過于低下等）。二是便于做到標準化、規(guī)范化生產(chǎn)，形成通用型免疫細胞。三是便于針對患者進行不同劑量、不同療程的治療，以達到更好的治療效果。為了要達到此目的，我們要解決iPS細胞重編程技術的安全性問題，解決向NKT \ NK等細胞的分化技術，還要考慮異體使用免疫細胞的排異反應。介于技術的復雜性、國內(nèi)政策的不確定性，筆者認為近10年內(nèi)還是很難看到iPS技術的成熟產(chǎn)品問世。但是筆者也相信，不論10年也好，15年也罷，必定有一批為之努力的技術人員、臨床人員在這條路上摸索前行，前赴后繼！
那些年，曾經(jīng)咀嚼過的一點文獻：
Huangfu D,Maehr R, Guo W, et al. (2008)“Induction of pluripotent stem cells by definedfactors is greatly improved by small-molecule compounds”. Nat Biotechnol 26(7): 795–797.
Desponts,Shi; Desponts, Caroline; Do, Jeong Tae; Hahm, Heung Sik; Sch?ler, Hans R.;Ding, Sheng (November 2008) “Induction of pluripotent stem cells from mouseembryonic fibroblasts by Oct4 and Klf4 with small-molecule compounds”. CellStem Cell 3 (5): 568–574.
Desponts,Shi; Desponts, Caroline; Do, Jeong Tae; Hahm, Heung Sik; Sch?ler, Hans R.;Ding, Sheng (2008). “Induction of pluripotent stem cells from mouse embryonicfibroblasts by Oct4 and Klf4 with small-molecule compounds”. Cell Stem Cell 3(5): 568–574
Zhou, Wi;Freed, Curt R. (2009). “Adenoviral gene delivery can reprogram humanfibroblasts to induced pluripotent stem cells”. Stem Cells 27 (11): 2667–2674.
"MajorStep In Making Better Stem Cells From Adult Tissue". Science Daily.2009-10-19. Retrieved 2011-05-23.
Judson,RL. Embryonic stem cell-specific microRNAs promote induced pluripotency. Nature Biotechnology， May 2009，27(5):459-61 · .
山田大輔；古関明彥,IPS細胞技術を利用したNKT細胞のアジュバン卜効果による治療モデル,臨床血液 2010年51卷11期 1661-1667頁
A Safeguard System for Induced Pluripotent StemCell-Derived Rejuvenated T Cell Therapy, Stem CellReports，13 October 2015，Volume 5, Issue 4, p597–608
Inducedpluripotent stem cell-derived natural kill cell for treatment of ovarian cancer,stem cells Oct 27 2015. Pages 93–101
Cellular AdjuvantProperties, Direct Cytotoxicity of Re-differentiated Va24Invariant NKT-likeCells from Human Induced Pluripotent Stem Cells ，StemCell Reports，9February 2016,Volume 6, Issue 2, Pages 213–227
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作者：南山小仙
