田智琛，尹曉娟

誘導多能干細胞在兒童疾病的應用研究進展

田智琛1,2,3，尹曉娟1,2,3

1. 中國人民解放軍總醫(yī)院海南醫(yī)院兒科，三亞 572000 2. 中國人民解放軍總醫(yī)院兒科醫(yī)學部，北京 100700 3. 南方醫(yī)科大學第二臨床醫(yī)學院，廣州 510515

兒童疾病的最佳診斷和治療依賴于對病理生理學更充分的認識，而誘導多能干細胞(induced pluripotent stem cells, iPSCs)的出現(xiàn)則為兒童疾病的研究和治療提供了新的策略。iPSCs是由成熟細胞經(jīng)重編程誘導而產(chǎn)生的具有多能性的干細胞，目前可從多種類型的體細胞(如成纖維細胞、外周血單個核細胞和尿液細胞等)誘導生成。其生成過程隨著各種重編程方法的改進而越來越完善，其中利用小分子進行誘導是目前研究的熱點。由于具有向多種細胞分化的能力，并且結合基因編輯技術的發(fā)展，目前它在模擬疾病和細胞治療中的作用越來越受到青睞，特別是遺傳性疾病，并且在臨床治療方面已經(jīng)取得了一些成功。但在其廣泛應用于臨床治療之前，仍存在一些問題需要解決，如致瘤性、免疫原性和異質(zhì)性。本文重點對iPSCs來源、重編程技術、iPSCs在兒童常見疾病中的應用、目前存在的問題及展望等方面展開綜述，以加深對iPSCs的理解，并為iPSCs在探索疾病的機制以及治療領域的深入研究提供參考。

誘導多能干細胞；重編程；疾病建模；細胞治療

2006年，Yamanaka等[1]首次證實了利用逆轉(zhuǎn)錄病毒向成纖維細胞中引入4個轉(zhuǎn)錄因子Oct4、Sox2、Klf4和c-Myc對其進行重編程后可使其轉(zhuǎn)化為具有多能性的干細胞，即誘導多能干細胞(induced pluripotent stem cells, iPSCs)。此后，大量研究利用不同的細胞來源誘導出iPSCs (如無特殊說明，本文中iPSCs均指人iPSCs)，并且探索了多種重編程的方法，使得該過程更加安全、高效。iPSCs有分化為多種類型細胞的潛能，包括以前難以獲得的細胞類型，如神經(jīng)細胞、心肌細胞等，而且iPSCs來源于體細胞，攜帶了個體的遺傳背景，這可以避免免疫排斥反應的顧慮[2]，并且避免了胚胎干細胞(embryonic stem cell, ESCs)所面臨的倫理問題，因此對于疾病建模、藥物篩選及細胞治療是一種理想的來源。隨著基因編輯(如CRISPR/Cas9)等技術的發(fā)展，iPSCs的應用越來越廣泛，目前其在成人疾病領域已經(jīng)被廣泛用于模擬神經(jīng)疾病、內(nèi)分泌疾病、血液疾病、心臟疾病等，而在兒童疾病領域主要用于模擬早期發(fā)病的遺傳性疾病。從iPSCs分化得到的細胞常表現(xiàn)出不成熟的表型，而要研究成年時期時出現(xiàn)的疾病可能還需要利用使分化細胞發(fā)育成熟的方法[3]，因此利用iPSCs研究兒童時期的遺傳性疾病更能直接體現(xiàn)疾病本身的特征。另外，在將其作為臨床治療手段之前，需要保證其安全性，因此還有許多問題需要解決，如致瘤性、免疫原性、細胞的異質(zhì)性等[4]。本文重點綜述了iPSCs來源、重編程技術、iPSCs在兒童常見疾病中的應用、目前存在的問題及展望，以期為對iPSCs的理解以及為將來的研究提供參考。

1 iPSCs的來源及作用

iPSCs可來源于多種體細胞(圖1)。其中成纖維細胞易于培養(yǎng)，但它須通過活檢方式獲得，而且它的增殖時間長，另外，環(huán)境因素的暴露(如紫外線等)還會增加細胞基因突變的風險。而易于獲得及培養(yǎng)、能高效重編程、不易突變的細胞更適合用于產(chǎn)生iPSCs，目前外周血單個核細胞(peripheral blood mononuclear cell, PBMCs)和尿液細胞是相對理想的細胞來源[5]，其中PBMCs由多種細胞組成，淋巴細胞大量存在于PBMCs中，但其存在基因組上的V、D、J片段和T細胞受體位點重排，這些重排會在后續(xù)產(chǎn)生的iPSCs中存在，可能會影響其應用[5]。T細胞抗原受體(T cell receptor, TCR)也可能介導對受者正常組織或細胞發(fā)生異體反應[6]。PBMCs中的CD34+細胞增殖能力強、重編程效率高，但其數(shù)量較少，需干細胞動員劑(stem cell mobilizers)來增加體內(nèi)的細胞數(shù)量，但這會導致遺傳學(如非整倍體)及表觀遺傳修飾異常[5]。盡管如此，由于PBMCs比成纖維細胞更容易培養(yǎng)和保存、重編程速度更快，因此是更合適的細胞來源。尿液細胞是一種具有異質(zhì)性的細胞群，其具有采集過程簡單、編程效率高的優(yōu)勢。另外，它還避免了利用其它類型細胞產(chǎn)生iPSCs的缺陷，即在生成iPSCs后常會有殘余的表觀遺傳記憶，傾向于向特定譜系分化，而利用尿液細胞誘導產(chǎn)生iPSCs則沒有這種傾向[5]。但是尿液細胞在不同供體之間的重編程效率存在顯著差異，并且重編程效率會隨傳代次數(shù)的增加而降低[5]。目前血液、尿液和皮膚是較常見的體細胞來源，但對于產(chǎn)生iPSCs的首選細胞種類還無定論，探索高效、安全、取材方便的理想細胞來源，將會為iPSCs的應用提供更大的支持。

2 重編程技術

目前的重編程方法有基因整合方式(integrative methods)及非整合方式(non-integrating methods)，它們都可通過病毒和非病毒途徑來介導(圖2)。病毒介導的整合方式(如逆轉(zhuǎn)錄病毒)可使轉(zhuǎn)導的因子在后代中穩(wěn)定表達、轉(zhuǎn)導效率高，但缺點是有插入突變和轉(zhuǎn)錄因子的重新激活表達的風險，導致腫瘤的發(fā)生[7]。因此有學者提出通過引入可切除載體(Cre/loxP系統(tǒng))來移除外源基因，但其效率很低，并且可能導致iPSCs基因突變[7～9]。非病毒介導的整合方式，包括質(zhì)粒載體、轉(zhuǎn)座子等，其中piggyBac(PB)轉(zhuǎn)座子系統(tǒng)可通過轉(zhuǎn)座酶的表達，切割DNA后形成發(fā)夾結構，釋放轉(zhuǎn)座子并插入到基因組中，該方法效率高，后續(xù)還能實現(xiàn)轉(zhuǎn)座子序列的無縫切除，但是人類基因組中有內(nèi)源性的類PB轉(zhuǎn)座子元件，故該方法可能會引起基因組的改變[9～11]。非整合方式能保持基因組完整性，但重編程效率低于整合方式[9]，如仙臺病毒，它是一種RNA病毒，其在導入細胞后的初始的幾次傳代中穩(wěn)定表達重編程基因，在第10代左右其效果完全消失，且其重編程過程相對高效，對成纖維細胞及PBMCs的重編程效率約為0.1%[7,8]。非病毒介導的非整合方式，包括利用mRNA以及microRNA等小分子進行重編程，其中mRNA轉(zhuǎn)染不會影響基因組，翻譯過程也較DNA更快，但其穩(wěn)定性和轉(zhuǎn)染效率較低[8]，且mRNA還需要多輪轉(zhuǎn)染，這大大增加了工作量[7,12]。近年來，小分子在誘導重編程中的作用越來越受到關注，例如microRNA，其中miR291-3p、miR-294和miR-295可被用來代替c-Myc產(chǎn)生iPSCs集落[9]。過去的研究已證實能夠用化學小分子對小鼠體細胞進行重編程[13]，最近我國北京大學生命科學學院的鄧宏魁團隊首次實現(xiàn)了利用一組化學小分子將人類體細胞重編程為iPSCs，并發(fā)現(xiàn)抑制JNK通路是化學小分子誘導重編程的不可或缺的步驟[14]。另外，清華大學藥學院丁勝團隊還利用3種小分子(TTNPB、1-Azakenpaullone、WS6)的組合首次將小鼠ESCs誘導成類似于2細胞胚胎(2-cell embryos)的全能干細胞，其能在體外及小鼠體內(nèi)分化為胚胎和胚外細胞[15]。總之，利用小分子誘導細胞的多能性甚至全能性是可行的，該方法避免了外源基因組的整合，并且過程簡單、高效，更可能成為未來理想的重編程方法，對研究重編程具有重大意義，也是目前的研究熱點。

圖1 iPSCs常見的細胞來源及應用

3 iPSCs的應用

iPSCs目前已經(jīng)廣泛應用于建立疾病模型的領域，基于iPSCs的疾病模型的建立通常包括以下步驟：收集患者的體細胞，利用重編程技術產(chǎn)生iPSCs；利用基因編輯技術建立對照；將細胞分化為疾病相關的細胞類型，通過比較患病和健康的細胞或類器官重現(xiàn)疾病表型；在分子水平上研究其病理機制[9]。此外，iPSCs能夠分化為疾病中受影響的細胞類型，最終移植回體內(nèi)，再結合基因編輯技術的發(fā)展，有望實現(xiàn)個性化醫(yī)療，是很有前景的治療方法。在此介紹一些當下研究較多的iPSCs在兒童疾病模擬(多為遺傳性疾病)和治療中的應用。

圖2 常見的重編程方法

3.1 疾病模擬

3.1.1 遺傳性肺表面活性物質(zhì)(pulmonary surfactant, PS)缺乏

遺傳性PS缺乏可導致致命性的新生兒呼吸窘迫綜合征(neonatal respiratory distress syndrome, NRDS)和間質(zhì)性肺病(interstitial lung disease, ILD)等。常見的相關基因包括肺表面活性物質(zhì)蛋白B(surfactant protein B, SP-B)基因(SFTPB)、SP-C基因(SFTPC)、ATP結合盒轉(zhuǎn)運子A3(ATP-Binding cassette transporter A3, ABCA3)基因[16]。過去基于腫瘤細胞(如A549細胞)的研究是這類疾病的一線模型系統(tǒng)，但其無法產(chǎn)生PS[17]，而iPSCs可以分化為II型肺泡上皮細胞(alveolar epithelial type 2 cells, ATII)并分泌PS。Jacob等[18]在遺傳性SP-B缺乏患兒的iPSCs來源的ATII細胞(iPSC-derived alveolar epithelial type 2 cells, iAEC2)中發(fā)現(xiàn)其缺乏板層小體，不能合成SP-B，并形成錯誤加工的前SFTPC蛋白，經(jīng)過CRISPR/Cas9基因編輯后這種表型被糾正。Leibel等[19]用攜帶野生型SFTPB基因的慢病毒感染SFTPB缺陷的iPSCs，在分化成肺類器官后，觀察到其含有正常的板層小體(lamellar bodies, LBs)并能分泌PS，證明疾病表型被糾正。Alysandratos等[20]用SFTPC基因突變的ILD患者來源的iPSCs，誘導分化后比較突變體與對照組iAEC2，發(fā)現(xiàn)突變體iAEC2中積累了大量錯誤加工的前SP-C蛋白，他們還利用羥氯喹處理突變體iAEC2，發(fā)現(xiàn)該藥物會加重觀察到的異常。這些研究揭示了遺傳性PS缺乏的病理特點以及藥物作用，并且證明了基因編輯能夠逆轉(zhuǎn)疾病表型，另外，這類被糾正的細胞還有望成為治療疾病的新方法。

3.1.2 幼年型粒單核細胞白血病(juvenile mye-l---o--m-o-nocytic leukemia, JMML)

JMML是發(fā)生在嬰幼兒的惡性骨髓增生性疾病，由多能造血干細胞/祖細胞的Ras信號通路異常所致。已知絲裂原活化蛋白激酶 (mitogen-activated protein kinase, MAPK)和janus蛋白酪氨酸激酶1/2 (janus protein tyrosine kinase 1/2, JAK1/2)信號通路在JMML患者中高度活躍[21]。有研究從PTPN11和CBL基因突變(都是與JMML相關的基因)患者中產(chǎn)生iPSCs并誘導分化，比較其與對照組iPSCs分化出來的髓系細胞，發(fā)現(xiàn)攜帶突變的細胞產(chǎn)生的集落都比對照組的更大、更分散[22]。并發(fā)現(xiàn)PTPN11突變體的iPSCs中Ras/MAPK信號通路異?；钴S，MEK抑制劑對PTPN11突變細胞的增殖更有效。而CBL突變體中JAK/信號轉(zhuǎn)導與轉(zhuǎn)錄激活因子(janus kinase/ signal transducer and activator of transcription, JAK/STAT)通路異?；钴S[22]，而JAK/STAT抑制劑對抑制CBL突變細胞的增殖更有效[22]。另外，mTOR激酶抑制劑雷帕霉素也能夠抑制PTPN11和CBL來源的iPSCs的增生[22]。Shigemura等[23]通過基因編輯對iPSCs中的PTPN11突變進行糾正后，其產(chǎn)生的CD34+造血祖細胞數(shù)量降至正常水平，糾正了疾病表型，這類細胞將可能成為治療JMML的新來源。JMML患者來源的iPSCs模擬了疾病的基本細胞生物學特性并能夠驗證藥物治療效果，未來還可以利用iPSCs對其他Ras通路的致病突變進行研究，并對不同突變的致病能力進行比較。

3.1.3 遺傳性癲癇

癲癇是具有相似臨床特征的疾病，如癲癇發(fā)作和異常腦電圖表現(xiàn)[24]。Dravet綜合征(Dravet syndrome, DS)是一種嬰兒期發(fā)病的癲癇綜合征，多數(shù)DS患者攜帶SCN1A基因突變，其編碼電壓門控Na+通道1.1 (Nav 1.1)的α亞基，該通道主要在γ-氨基丁酸(GABA)能神經(jīng)元上表達。SCN1A突變導致Na+通道功能受損，神經(jīng)元興奮性降低[25]。研究證實來自SCN1A基因突變的DS患者的iPSCs分化的抑制性神經(jīng)元中的Nav1.1電生理功能受損[24]。還有研究用攜帶該突變的患者來源的iPSCs分化為興奮性和抑制性神經(jīng)元，結果發(fā)現(xiàn)興奮性神經(jīng)元沒有表現(xiàn)異常，而抑制性神經(jīng)元表現(xiàn)出Na+電流減少和興奮性降低，用表達野生型SCN1A的慢病毒感染可糾正這些神經(jīng)元的表型[25]。有研究還利用DS-iPSCs衍生的GABA能神經(jīng)元測試大麻二酚的治療效果，發(fā)現(xiàn)其可增加抑制性神經(jīng)元的興奮性，并降低興奮性神經(jīng)元的興奮性[26]。除了DS，還有研究將iPSCs用于模擬Rett綜合征、Angelman綜合征等遺傳性癲癇[27]?？傊d癇患者產(chǎn)生的iPSCs衍生神經(jīng)元有助于理解癲癇的分子機制。另外，癲癇的治療常常依賴于藥物的作用，而iPSCs在研究治療癲癇的藥物作用方面也有著巨大的潛力，對疾病的治療有著重要意義。

3.1.4 杜氏肌肉營養(yǎng)不良癥(Duchenne muscular dystrophy, DMD)

DMD是兒童時期最常見的致命的遺傳性疾病，其是由于X染色體連鎖的DMD基因突變導致抗肌萎縮蛋白(dystrophin)缺失進而引起肌肉結構和功能異常[28]。iPSCs有助于在體外研究DMD的機制及疾病特征。如Uchimura等[29]用DMD患者來源的iPSCs分化為骨骼肌肌管并發(fā)現(xiàn)，與基因編輯糾正后的對照組的分化細胞相比，DMD來源的細胞展現(xiàn)出收縮能力下降，并且利用這個模型篩選出3種能夠改善收縮乏力的化合物，即肌酸、ML9(一種肌球蛋白輕鏈激酶抑制劑)、丹曲林(一種肌肉松弛劑)。有研究將DMD患者iPSCs細胞分化為骨骼肌細胞和運動神經(jīng)元，然后觀察到肌纖維尺寸減小，以及肌層組織紊亂，并觀察到肌纖維中鈣內(nèi)流減少[30]。Yoshioka等[31]利用CRISPR/cas9糾正DMD突變后，觀察到dystrophin的表達得到恢復并且肌管的收縮能力得到了改善。另外，Young等[28]在患者來源的iPSCs中通過CRISPR/Cas9進行基因糾正后，其分化的肌細胞中產(chǎn)生的dystrophin在體外和體內(nèi)(移植到小鼠體內(nèi))均具有正常功能，這也證實了經(jīng)基因糾正的iPSCs源性細胞移植的可行性。Sun等[32]發(fā)現(xiàn)兩種化學物質(zhì)(人參皂苷和非諾貝特)可以提高DMD-iPSCs分化的成肌細胞的融合率，并在小鼠模型中證實了這些藥物可以改善肌肉結構和功能。還有研究發(fā)現(xiàn)用潑尼松龍可以改善DMD-iPSCs分化肌管的收縮力下降和出現(xiàn)異常分支的疾病表型[32]，由此推測潑尼松龍的治療機制可能是直接作用于肌纖維，而不是由于其抗炎作用。這些研究都展示了iPSC在研究DMD疾病特征及探索治療DMD藥物方面的作用，是一種可靠的研究肌肉疾病的細胞模型。

3.2 基于iPSCs的細胞治療潛力

iPSCs在臨床治療方面已取得了一些滿意的結果，首個基于iPSCs的細胞療法是用于治療年齡相關性黃斑變性，該研究用iPSCs制備視網(wǎng)膜色素上皮細胞并移植給患者，1年后該患者視力仍保持穩(wěn)定[33]。人類iPSCs來源的多巴胺能祖細胞在移植到患帕金森病的動物后其神經(jīng)系統(tǒng)功能得到了恢復[34～36]，后有研究將自體iPSCs分化為多巴胺能祖細胞并植入帕金森病患者的大腦，結果使其臨床癥狀和影像學表現(xiàn)均得到了改善[37]。還有許多動物實驗也證實了iPSCs的治療潛力，例如近期Happle等[38]在遺傳性肺泡蛋白沉積癥小鼠模型中證實移植人iPSCs來源的巨噬細胞后能夠減少肺泡蛋白沉積。Kuhn等[39]還打算研究移植基因糾正的iPSCs來源的巨噬細胞的可行性。Shafa等[40]通過氣管注入iPSCs以及iAEC2后發(fā)現(xiàn)能夠防止高氧誘導的新生小鼠肺損傷，且iAEC2能植入肺泡上皮細胞中。這證實了iPSCs源性細胞在體外被糾正以及移植到肺內(nèi)可行性，可能成為治療疾病的新方法。最近，Miura等[41]證實了將人iPSCs分化的肌肉干細胞注射到DMD小鼠的膈肌并發(fā)現(xiàn)其能夠成功植入。Qin等[42]進行了Meta分析結果顯示iPSCs衍生的神經(jīng)祖細胞(neural progenitor cells, NPCs)移植能顯著改善脊髓損傷后大鼠的運動功能，Kajikawa等[43]還證實了只有脊髓亞型的iPSCs-NPCs才能改善運動功能，而前腦亞型的iPSCs-NPCs則不能。至今尚未有在兒童中進行細胞治療的臨床研究，但越來越多的證據(jù)支持iPSCs可能成為治療疾病的一種新方法，尤其是退行性病變及遺傳性疾病，然而在廣泛應用前還有以下問題需要解決。

4 iPSCs存在的問題

4.1 致瘤性

iPSCs的一個重要優(yōu)勢是具有無限增殖的潛力，因此人們可以利用iPSCs產(chǎn)生大量的細胞用于研究和移植。然而，這種特性也存在風險，如果細胞在移植后繼續(xù)無限增殖，就會導致腫瘤的發(fā)生。許多因素都增加了iPSCs的致瘤性風險。首先，iPSCs細胞系之間以及細胞系內(nèi)的致瘤性、基因組不穩(wěn)定性、表觀遺傳狀態(tài)和分化潛力水平仍然存在差異，未成熟的細胞可能摻雜在從iPSCs分化的最終產(chǎn)物中。其次，許多研究報告了遺傳學和表觀遺傳修飾異常，這些突變或修飾可能在iPSCs重編程、集落選擇、擴展和純化過程中被引入，導致腫瘤發(fā)生[6]。最后，重編程因子的引入也與致瘤性有關[4]。人們想了許多方法以降低致瘤性的風險，例如用抗體對細胞進行分選，一項用iPSCs治療帕金森病的動物實驗利用抗Chorin抗體進行陽性選擇后，結果并未產(chǎn)生任何腫瘤[35]。研究表明，Notch信號對神經(jīng)祖細胞的自我更新很重要，因此Okubo等[44]用γ-分泌酶抑制劑抑制這一途徑來阻滯未成熟細胞的增殖，他們還計劃使受者和iPSCs之間的HLA等位基因錯配，使得當觀察到異常的細胞增殖時，可以通過停用免疫抑制劑來消除移植的細胞。Kojima等[45]還通過引入HSVtk基因(“自殺基因”)來消除不成熟細胞。利用非整合的重編程方法也利于減低致瘤性的風險。這些都是消除致瘤性可能的方法，但它們的可靠性還要進一步研究，總之，在臨床應用之前，應仔細篩選iPSCs衍生產(chǎn)品以確定是否存在潛在風險的基因改變。

4.2 免疫原性

早期有研究發(fā)現(xiàn)iPSCs衍生的畸胎瘤在同基因小鼠中可引發(fā)免疫反應[4]，這很快引發(fā)了對iPSCs的質(zhì)疑，因為這會限制iPSCs的應用，然而后來的一系列研究并不支持自體iPSCs的免疫原性[46]。然而，考慮到時間和成本，與自體iPSCs相比，同種異體移植顯得更加有優(yōu)勢，雖然用免疫抑制劑可以克服異體移植產(chǎn)生的排斥反應，但會有許多副作用(例如增加感染風險等)。為了實現(xiàn)iPSCs異體移植，一種解決方法是人類白細胞抗原(human leukocyte antigens, HLA)單倍型匹配，將帶有與大多數(shù)人匹配的純合HLA的iPSCs收集儲存在一個銀行，即“haplobank”，從而為大部分人群提供與他們的HLA相匹配的產(chǎn)品。已經(jīng)有一些研究在動物模型中進行了HLA匹配的iPSCs移植，有兩項研究發(fā)現(xiàn)移植iPSCs衍生的心肌細胞未產(chǎn)生免疫反應，但另有一些動物實驗證實存在減弱的免疫排斥反應[47,48]。Sugita等[49]將純合HLA的 iPSCs來源的視網(wǎng)膜色素上皮細胞移植到HLA匹配的滲出性老年性黃斑變性患者，配合局部用用類固醇，結果未發(fā)現(xiàn)免疫排斥反應。這些研究證實HLA匹配可以消除或減輕免疫排斥反應，雖然可能仍然需要用免疫抑制劑，但通過匹配HLA也能夠減少免疫抑制的劑量和時間，這對患者來說也是有益的。另外還有人提出可以對HLA基因進行編輯使其失活，例如刪除兩個HLA-A、兩個HLA-B和一個HLA-C等位基因，HLA-A和HLA-B的缺失會抑制CD8+殺傷T細胞的活化，而剩余的HLA-C會與殺傷細胞免疫球蛋白樣受體結合并抑制NK細胞[50]，這種以較低成本為多數(shù)人群提供iPSCs可能也是一種有效的策略。

4.3 異質(zhì)性

PSCs (iPSCs和ESCs)都具有多能性和無限增殖的特性，但每個細胞系在形態(tài)、生長曲線、基因表達和分化的傾向上都是不同的，甚至殘留了未分化的干細胞，這會導致降低分化效率，并增加腫瘤形成的風險，表觀遺傳變異(如DNA甲基化異常)及遺傳背景可能是這種異質(zhì)性的原因[4]。一種解決方法是將細胞從“prime”狀態(tài)(即基因表達與表觀遺傳狀態(tài)類似于胚胎植入后的外胚層細胞的狀態(tài))調(diào)整至“naive”狀態(tài)(類似囊胚內(nèi)細胞團或者植入前的外胚層細胞的狀態(tài))，這種轉(zhuǎn)化能增強細胞的分化能力。有研究通過加入一些激酶抑制劑和其他分子，成功誘導出“naive”狀態(tài)，而通過表達一些轉(zhuǎn)錄因子也可以實現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換[51,52]。這些方法可以使DNA去甲基化，消除表觀遺傳變異引起的異質(zhì)性，但是這可能會導致遺傳完整性破壞(如染色體異常等)和基因印記丟失，這也會影響iPSCs的應用。

5 結語與展望

目前已經(jīng)證實了iPSCs的不同的細胞來源，不同的來源具有各自的優(yōu)勢。重編程方法也不斷被改進，尤其利用小分子誘導出iPSCs更是一種有潛力的理想的方法。隨著iPSCs逐漸成為兒童疾病研究的可靠模型，在未來的研究中會產(chǎn)生更多新發(fā)現(xiàn)。iPSCs攜帶患者的遺傳信息，避免了倫理的顧慮，并且還可以分化出大量既往難以獲得的細胞種類，結合基因編輯技術可以在體外糾正疾病表型來建立對照，讓人們能夠在體外對不同系統(tǒng)的疾病進行研究。另外，iPSCs的治療潛力是備受關注的焦點，目前移植iPSCs以及其衍生細胞的治療效果已在臨床及動物試驗中得到證實，未來有望利用經(jīng)過基因糾正的細胞來治療疾病，例如在未來通過移植來治療以ATII細胞功能障礙為特點的肺部疾病(遺傳性肺泡蛋白沉積癥、遺傳性PS缺乏等)，移植肌細胞、神經(jīng)細胞也是有前景的治療手段，但這種方法的可行性還需要更多研究來證實。在未來探索最佳的細胞來源及編程方法，尋找解決安全問題(尤其是致瘤性)的方法，是獲得安全、高效、臨床可用的iPSCs的關鍵。雖然目前iPSCs的應用還存在一些風險及挑戰(zhàn)，但相信通過對iPSCs的深入研究以及重編程技術的進一步改進，結合基因編輯等技術的發(fā)展，在未來iPSCs會在研究疾病領域發(fā)揮更大的作用，并且可能為治療既往無法治愈的疾病提供新的機會。

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Advances in the application of induced pluripotent stem cells in pediatric diseases

Zhichen Tian1,2,3, Xiaojuan Yin1,2,3

The optimal diagnosis and treatment of pediatric diseases depend on more adequate understanding of pathophysiology. The advent of induced pluripotent stem cells (iPSCs) has provided new strategies for the research and therapy of pediatric diseases. iPSCs are pluripotent stem cells induced by reprogramming of mature cells. Now they can be induced from many types of somatic cells (such as fibroblasts, peripheral blood mononuclear cells and urine cells).With the improvement of various reprogramming methods, its generation procedure is more and more optimized, and the use of small molecules to induce iPSCs is one of the research focus now. Due to their ability to differentiate into a variety of cells, combined with the development of gene editing technology, iPSCs have been increasingly favored in the modeling of diseases and cell therapy, especially hereditary diseases, and have achieved some success in clinical treatment. But before they can be widely used in clinical treatment, there are still some problems to be solved, such as tumorigenicity, immunogenicity and heterogeneity. This article reviewed the source of iPSCs, reprogramming technology, applications of iPSCs in common childhood diseases, current problems and prospects, in order to deepen the understanding of iPSCs and provide reference for in-depth research in field of exploring mechanisms of diseases and therapy of diseases.

induced pluripotent stem cells; reprogramming; disease modeling; cell therapy

2022-07-19;

2022-09-05;

2022-09-22

海南省自然科學基金項目(編號：820MS122)資助[Supported by the Natural Science Foundation of Hainan Province (No. 820MS122)]

田智琛，在讀碩士研究生，專業(yè)方向：兒科學。E-mail: tianzhichen63@163.com

尹曉娟，博士，主任醫(yī)師，研究方向：新生兒呼吸窘迫綜合征、誘導多能干細胞。E-mail: yyinxiaojuan@126.com

10.16288/j.yczz.22-245

(責任編委: 林古法)