第3章细胞工程制药

1、李光勇手机箱：第第3 3章章 细胞工程制药细胞工程制药第第1 1节节 细胞、细胞工程与细胞工程制药细胞、细胞工程与细胞工程制药一、细胞一、细胞二、细胞工程二、细胞工程三、细胞工程制药三、细胞工程制药第第2 2节节 动物细胞工程制药动物细胞工程制药一、动物细胞的全能性一、动物细胞的全能性二、动物细胞工程制药中的转基因与细胞培养技术二、动物细胞工程制药中的转基因与细胞培养技术第第3 3节节 植物细胞工程制药植物细胞工程制药一、植物细胞的特点一、植物细胞的特点二、植物细胞工程药物研究二、植物细胞工程药物研究三、植物细胞融合与核移植技术三、植物细胞融合与核移植技术四、转基因植

2、物药物技术四、转基因植物药物技术五、植物细胞培养工程五、植物细胞培养工程六、植物细胞的染色体工程六、植物细胞的染色体工程指应用现代细胞生物学、发育指应用现代细胞生物学、发育生物学、遗传学和分子生物学的理论和方生物学、遗传学和分子生物学的理论和方法，法，按照需要和设计按照需要和设计，在细胞水平上进行，在细胞水平上进行操作，重组细胞结构，改变生物的结构和操作，重组细胞结构，改变生物的结构和功能，即通过功能，即通过细胞融合细胞融合、核质移植核质移植、染色染色体或基因移植体或基因移植及及组织和细胞培养组织和细胞培养等方法，等方法，快速繁殖和培养新物种的生物工程技术。快速繁殖和培养新物种的生物工程技术。

3、核移植技术核移植技术 动物核移植是将动物的一个细胞的细胞核动物核移植是将动物的一个细胞的细胞核, ,移如入一个已经去掉细胞核的卵母细胞移如入一个已经去掉细胞核的卵母细胞中中. .使其重组并发育成一个新的胚胎使其重组并发育成一个新的胚胎, ,这个这个新的胚胎最终发育为动物个体新的胚胎最终发育为动物个体. .黑面绵羊去黑面绵羊去核卵细胞核卵细胞白面绵羊乳白面绵羊乳腺细胞核腺细胞核细胞核移植细胞核移植重组细胞重组细胞电脉冲刺激电脉冲刺激早期胚胎早期胚胎胚胎移植胚胎移植另一头绵羊的子宫另一头绵羊的子宫妊娠、出生妊娠、出生克隆羊多利克隆羊多利1.1.克隆羊培育过程克隆羊培育过程19971997年多利年多

4、利体细胞核移植技术用于治疗人类疾病体细胞核移植技术用于治疗人类疾病核移植核移植 核移植：将一个细胞中的核转移到另一去核移植：将一个细胞中的核转移到另一去核的细胞中就是核移植，这是一项相当精核的细胞中就是核移植，这是一项相当精细的技术。细的技术。 细胞核移植的三个工作：细胞核移植的三个工作：（a）去掉原有的受精卵细胞核，）去掉原有的受精卵细胞核，（b）取得另一个细胞的细胞核，）取得另一个细胞的细胞核，（c）重新植入新的细胞核。）重新植入新的细胞核。细胞器移植细胞器移植 即将细胞器从一个细胞中分离出来移入另即将细胞器从一个细胞中分离出来移入另一细胞中。一细胞中。目前已对叶绿体和目前已对叶绿体和线粒

5、体进行了移植线粒体进行了移植实验。人们已将叶实验。人们已将叶绿体移入鸡卵中，绿体移入鸡卵中，能成活能成活2727天，还有天，还有10%10%的光合能力。的光合能力。指应用现代细胞生物学、发育指应用现代细胞生物学、发育生物学、遗传学和分子生物学的理论和方生物学、遗传学和分子生物学的理论和方法，法，按照需要和设计按照需要和设计，在细胞水平上进行，在细胞水平上进行操作，重组细胞结构，改变生物的结构和操作，重组细胞结构，改变生物的结构和功能，即通过功能，即通过细胞融合细胞融合、核质移植核质移植、染色染色体或基因移植体或基因移植及及组织和细胞培养组织和细胞培养等方法，等方法，快速繁殖和培养新物种的生物工

6、程技术。快速繁殖和培养新物种的生物工程技术。染色体片段重组染色体片段重组“手术手术”与分与分离离 是指利用物理技术对基因的载体是指利用物理技术对基因的载体染色体染色体进行进行“手术手术”，使它断裂与片段重组，以，使它断裂与片段重组，以至对特定染色体的分离，为生物遗传性状至对特定染色体的分离，为生物遗传性状的转移与改造、植物新品种开辟了新途径的转移与改造、植物新品种开辟了新途径。 用用X X射线处理，断裂染色体，将染色体上有射线处理，断裂染色体，将染色体上有用的与无用的部分分开，形成片段，再通用的与无用的部分分开，形成片段，再通过易位、重组与选择，获得具有新染色体过易位、重组与选择，获得具有新染

7、色体片断的重组类型。片断的重组类型。 指应用现代细胞生物学、发育指应用现代细胞生物学、发育生物学、遗传学和分子生物学的理论和方生物学、遗传学和分子生物学的理论和方法，法，按照需要和设计按照需要和设计，在细胞水平上进行，在细胞水平上进行操作，重组细胞结构，改变生物的结构和操作，重组细胞结构，改变生物的结构和功能，即通过功能，即通过细胞融合细胞融合、核质移植核质移植、染色染色体或基因移植体或基因移植及及组织和细胞培养组织和细胞培养等方法，等方法，快速繁殖和培养新物种的生物工程技术。快速繁殖和培养新物种的生物工程技术。细胞培养细胞培养 是把这些细胞从体内取出，然后接种在特是把这些细胞从体内取出，然后

8、接种在特制的培养容器中，给予必要的生长条件，制的培养容器中，给予必要的生长条件，使它们在体外继续生长与增殖。使它们在体外继续生长与增殖。 细胞在体外培养成功的关键取决于两个因细胞在体外培养成功的关键取决于两个因素：一是营养，包括糖、氨基酸和维生素素：一是营养，包括糖、氨基酸和维生素等。培养不同的细胞需要不同成分的培养等。培养不同的细胞需要不同成分的培养基。二是生长环境，如特定的温度、培养基。二是生长环境，如特定的温度、培养液的酸碱度和无菌条件等。液的酸碱度和无菌条件等。 组织培养组织培养 是将取自动物或植物体的小块组织转移到是将取自动物或植物体的小块组织转移到该组织能在其中继续生存并发挥功能的

9、人该组织能在其中继续生存并发挥功能的人工环境中。工环境中。 被培养的组织可为单个细胞、一群细胞或被培养的组织可为单个细胞、一群细胞或器官的一部分或整个器官。器官的一部分或整个器官。 培养中的细胞可以繁殖，可以改变大小、培养中的细胞可以繁殖，可以改变大小、形态和功能，显示特化的活动或与其他细形态和功能，显示特化的活动或与其他细胞相互作用。胞相互作用。 组织培养首先将外植体分离出来，然后在组织培养首先将外植体分离出来，然后在无菌及适当条件下培养以诱导出愈伤组织无菌及适当条件下培养以诱导出愈伤组织，另外在愈伤组织随外植体生长一段时间，另外在愈伤组织随外植体生长一段时间后还需要进行继代培养，以避免代谢

10、产物后还需要进行继代培养，以避免代谢产物积累及水分散失等因素的影响。积累及水分散失等因素的影响。 细胞培养可分为悬浮细胞培养、平板培养细胞培养可分为悬浮细胞培养、平板培养、饲养层培养和双层滤纸植板等几类方式、饲养层培养和双层滤纸植板等几类方式。 组织培养技术在鉴定感染、酶缺陷、染色组织培养技术在鉴定感染、酶缺陷、染色体异常，分类脑肿瘤和设计及测验药物和体异常，分类脑肿瘤和设计及测验药物和疫苗方面已起了很大作用。疫苗方面已起了很大作用。 将取自孕妇的细胞进行培养，可判定其体将取自孕妇的细胞进行培养，可判定其体内的胎儿是否存在与唐氏综合症有关的染内的胎儿是否存在与唐氏综合症有关的染色体缺陷。色体缺

11、陷。 指应用现代细胞生物学、发育指应用现代细胞生物学、发育生物学、遗传学和分子生物学的理论和方生物学、遗传学和分子生物学的理论和方法，法，按照需要和设计按照需要和设计，在细胞水平上进行，在细胞水平上进行操作，重组细胞结构，改变生物的结构和操作，重组细胞结构，改变生物的结构和功能，即通过功能，即通过细胞融合细胞融合、核质移植核质移植、染色染色体或基因移植体或基因移植及及组织和细胞培养组织和细胞培养等方法，等方法，快速繁殖和培养新物种的生物工程技术。快速繁殖和培养新物种的生物工程技术。细胞融合技术细胞融合技术一、概述一、概述细胞融合的发展细胞融合的发展 细胞融合是细胞融合是6060年代发展起来的一

12、门细胞工年代发展起来的一门细胞工程技术，它不仅在基础研究中有重要的作程技术，它不仅在基础研究中有重要的作用，而且在植物、微生物的改良，基因治用，而且在植物、微生物的改良，基因治疗、疾病诊治等应用领域中展现着美好的疗、疾病诊治等应用领域中展现着美好的前景。通过细胞融合得到淋巴细胞杂交瘤前景。通过细胞融合得到淋巴细胞杂交瘤制备单克隆抗体被誉为免疫学上的一次技制备单克隆抗体被誉为免疫学上的一次技术性革命。细胞融合已成为细胞工程中的术性革命。细胞融合已成为细胞工程中的核心技术。核心技术。 细胞融合细胞融合是指指人为地使两种不同的生物是指指人为地使两种不同的生物细胞在同一培养器中，用无性的人工方法细胞在

13、同一培养器中，用无性的人工方法进行直接接触，产生能同时具有两个亲本进行直接接触，产生能同时具有两个亲本细胞有益性状的杂交细胞技术。细胞有益性状的杂交细胞技术。 人工方法使两个不同的细胞融合，发生体人工方法使两个不同的细胞融合，发生体细胞杂交，形成新的杂种细胞。故有人称细胞杂交，形成新的杂种细胞。故有人称融合细胞为融合细胞为杂种细胞杂种细胞。 细胞融合过程可分成两个阶段：异核体阶段细胞融合过程可分成两个阶段：异核体阶段(heterokaryon)(heterokaryon)：异核体是指在融合细胞内含：异核体是指在融合细胞内含有来自两个亲本的细胞核。异核体中细胞核尚有来自两个亲本的细胞核。异核体中

14、细胞核尚未融合。杂种细胞形成：当异核体同步进入未融合。杂种细胞形成：当异核体同步进入有丝分裂后，核膜崩溃，来自两个细胞核的染有丝分裂后，核膜崩溃，来自两个细胞核的染色体结合在一起。融合细胞内只含有一个细胞色体结合在一起。融合细胞内只含有一个细胞核，是由来自两个亲本细胞的基因组组合在一核，是由来自两个亲本细胞的基因组组合在一起所形成的。此时的细胞就称为杂种细胞。起所形成的。此时的细胞就称为杂种细胞。发展史发展史 1838年年Muller第一个描述了脊椎动物肿瘤细胞融第一个描述了脊椎动物肿瘤细胞融合成多核细胞的现象。合成多核细胞的现象。 1907年，体外组织培养技术成功之后，人们观察年，体外组织培

15、养技术成功之后，人们观察到体外培养的细胞也能融合而形成多核巨细胞。到体外培养的细胞也能融合而形成多核巨细胞。 1958年，日本冈田善雄年，日本冈田善雄(Okada)用高浓度的仙台用高浓度的仙台病毒病毒(Sendai Virus)在体外成功地融合了在体外成功地融合了小鼠艾氏腹水癌细胞后，细胞融合技术，得到迅小鼠艾氏腹水癌细胞后，细胞融合技术，得到迅速发展。速发展。 19601960年，法国的年，法国的BarskiBarski等首先发现不同类型的细等首先发现不同类型的细胞在混合培养过程中自发融合的现象胞在混合培养过程中自发融合的现象 19661966年，年，YerganianYerganian进一

16、步用仙台病毒获得了能进一步用仙台病毒获得了能够增殖的杂种细胞。从此，人工诱导细胞融合的够增殖的杂种细胞。从此，人工诱导细胞融合的方法，即被广泛地用于种内、种间、属间、科间方法，即被广泛地用于种内、种间、属间、科间、乃至动、植物之间的杂种细胞的构建，而迅速、乃至动、植物之间的杂种细胞的构建，而迅速发展成为一项无论在生物学的基础理论研究，或发展成为一项无论在生物学的基础理论研究，或在工、农、医方面的应用，均具有广阔前景的细在工、农、医方面的应用，均具有广阔前景的细胞工程技术胞工程技术 。 7070年代，童第周在我国率先开展了这方面研究。年代，童第周在我国率先开展了这方面研究。二、细胞工程中遗传物质

17、的转移途径二、细胞工程中遗传物质的转移途径 细胞遗传物质包括：细胞核细胞遗传物质包括：细胞核DNADNA、细胞质叶、细胞质叶绿体绿体DNA DNA 、线粒体、线粒体DNADNA和质粒和质粒DNADNA 遗传物质的转移方式：遗传物质的转移方式：1.1.完整细胞之间的融合作用完整细胞之间的融合作用2.2.核体与完整细胞或胞质体的融合作用核体与完整细胞或胞质体的融合作用3.3.胞质体与完整细胞的融合作用胞质体与完整细胞的融合作用4.4.脂质体介导的细胞融合脂质体介导的细胞融合5.5.微细胞与完整细胞的融合微细胞与完整细胞的融合6.6.生物大分子引入完整细胞生物大分子引入完整细胞诱导方式诱导方式物理法

18、：电融合物理法：电融合化学法：化学法：PEGPEG融合融合生物法：生物法：灭活的病毒灭活的病毒仙台病毒仙台病毒紫外线紫外线丧失感染性丧失感染性（不感染细胞）（不感染细胞）保留融合活性保留融合活性 （诱导细胞融合）（诱导细胞融合）三、细胞融合的方法三、细胞融合的方法（常用范围浓度（常用范围浓度10%-60%10%-60%，分子量分子量 1000-60001000-6000）电融合电融合 电融合技术的原理：悬于大小不同的两平电融合技术的原理：悬于大小不同的两平行电极间的低导电率溶液中的细胞，在行电极间的低导电率溶液中的细胞，在1 1100MHz100MHz和和1001001000V/cm1000V

19、/cm的交流电场中，会的交流电场中，会沿电场方向排列成串，此时再加上适当强沿电场方向排列成串，此时再加上适当强度和持续时间的高压电脉冲、即可使相邻度和持续时间的高压电脉冲、即可使相邻细胞膜的接触区产生可逆电击穿，从而触细胞膜的接触区产生可逆电击穿，从而触发细胞融合。发细胞融合。电融合技术的优点 1.只有小面积的细胞膜在电场的作用下产生暂时性的结构变化。整个过程是在室温和生理条件下进行的，因此，不存在影响细胞活力的某些生理因素。 2.异核体能够在光学显微镜下直接观察、跟踪、鉴定和收集培养，不要任何选择介质 3.若进行大数量细胞融合能够快速而又近似同步的方式进行。 4杂交瘤产率相当高。 5. 适用

20、广泛，亦可用于酵母、植物原生质体的融合。电融合突出的优点是对数量很少的细胞进行操作。缺点 最大的不利之处是仪器的购置；在融合大小不同的细胞时存在问题；在融合膜成分不同的细胞时存在困难。 利用空间微重力条件进行细胞融合实验的目的，是利用在微重力条件下细胞在融合液中重力沉降现象消失，可以提高电融合杂种细胞得率和细胞活力。已在“神舟四号” 上的实验成功。在电融合的基础上，加入生物素亲和素介导的B细胞融合，称为特异性细胞电融合。化学融合 化学融合剂：它们主要包括聚乙二醇（PEG）、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、二价阳离子载体等。其中则以PEG的使用最为广泛。PEG 的作用：1、PEG可能使细胞膜（尤其是有

21、丝分裂的骨髓瘤细胞）的脂类分子的物理结构发生重排，容易被PEG作用打开细胞膜，使细胞融合。2、PEG可能会把细胞膜上的蛋白质分子排开，使脂质体扦入与膜结合。3、PEG可能作用于膜磷脂极性基团和细胞膜表面蛋白。使膜磷脂的表面电位下降，同时使膜糖蛋白的排阻体积减少，最终使膜出现缺口，进而融合。 PEG诱导细胞融合的效果：同其分子量大小及浓度高低相关。常用分子量为10006000，浓度为30-50。PEG使细胞融合或致死的剂量界限很狭。须严格掌握PEG的处理时间。 悬浮法，处理1-2分钟为宜。 离心法，先将细胞混合物悬于30-40的PEG中，再通过离心进行融合，可适当延长接触时间，以5-8分钟为宜。

22、随后，均须立即加液稀释，以及时终止PEG作用。 PEG溶液的pH对融合效果也有影响。一般pH7.4-8.0为宜。若辅以5-15的二甲亚砜或在融合前先用植物血凝素处理一下，则效果更好。病毒融合 最早被采用病毒融合剂有疱疹病毒、天花病毒和副粘液病毒等在内的病毒类融合剂。灭活仙台病毒介导细胞融合过程可以大大提高融合频率。它在病毒类融合剂中最为有效，使用最广。四、影响细胞融合的因素 影响因素包括：促融剂、细胞本身性状、温度、pH、离子强度及离子种类。1.亲本细胞表面覆盖绒毛较易融合，表面光滑规则难融合。2.融合时要适量氧存在。3.Ca2、Mg2 、 Mn2 等离子能促进融合4.最佳温度为37，最佳离子

23、浓度为0.1mol/L，最适pH为7.47.8.五、细胞融合中的问题1.提高杂种细胞形成率的措施 a控制适当的原生质体的形成率（85) b.选择S期亲本细胞有利于形成异型双核体 c.减小营养缺陷型亲本细胞的生理效应对杂种细胞的影响2.杂交瘤形成之后胞内染色体的稳定性。同一物种和亲缘关系较近的物种细胞间形成的杂种通常相当稳定。 异种间形成的杂种细胞会发生染色体丢失（如人鼠杂种细胞到100-150个细胞世代，人染色体只剩1-3条才会稳定） 措施:尽量多选择杂种细胞;稳定培养条件.六、杂种细胞的筛选原理 并非所有的细胞都能融合。细胞融合本身又带有一定的随机性，除不同亲本细胞间的融合外，还伴有各亲本细

24、胞的自身融合，需设法把含两亲本细胞染色体的杂种细胞分离或筛选出来。 最简便的办法无疑是应用选择培养基，使亲本细胞死亡，而仅让杂种细胞存活下来 已先后利用亲本细胞的药物抗体、营养缺陷型和温度敏感性等遗传标记，建立了许多选择系统，并成功地利用于杂种细胞的筛选。 主要有：药物抗性筛选、营养缺陷互补筛选等。1.抗药性筛选系统 细胞突变后对某一种药物的抗性显著增加而形成的一种突变型。某一种药物在达到一定浓度时，可以杀死野生型细胞。 在培养细胞药物抗性突变型中研究得最为广泛的药物抗性是氮鸟嘌呤抗性。氮鸟嘌呤是一种鸟嘌呤类似物，当培养基中含有这一药物时，细胞就会由于其结构与鸟嘌呤类似而利用这一药物，将它掺入

25、到细胞自身的DNA中，最终导致细胞死亡。 细胞内参与这一反应的一个重要酶称为次黄嘌呤鸟嘌呤磷酸核糖转移酶。 2.营养互补选择系统 利用细胞在合成某些低分子量代谢物(如氨基酸，嘌呤、嘧啶等）的能力缺陷，而难以在缺乏这些营养物的培养基中存活。 利用两种亲本细胞营养互补的作用原理筛选杂种细胞的方法称为营养互补筛选系统3.利用物理特性、细胞的生长特性差异筛选细胞重编程细胞重编程(Renrogramming Cells) 指分化的细胞在特定的条件下被逆转后恢指分化的细胞在特定的条件下被逆转后恢复到全能性状态复到全能性状态, 或者形成胚胎干细胞系或者形成胚胎干细胞系, 或者进一步发育成一个新的个体的过程或

26、者进一步发育成一个新的个体的过程“返老还童返老还童” 诱导性多能干细胞诱导性多能干细胞 iPS(induced pluripotent stem cells)干细胞（干细胞（stem cell ） 具有无限制自我更新能力、同时也可分化具有无限制自我更新能力、同时也可分化成特定组织的细胞，在细胞发育过程中处成特定组织的细胞，在细胞发育过程中处于较原始阶段。于较原始阶段。 包括：胚胎干细胞包括：胚胎干细胞 成体干细胞：上皮干细胞成体干细胞：上皮干细胞 造血干细胞造血干细胞 神经干细胞神经干细胞 肌肉干细胞肌肉干细胞 人体胚胎干人体胚胎干(hES)细胞细胞 优点：有潜力在体内发育成任何细胞类型优点：

27、有潜力在体内发育成任何细胞类型 缺点：缺点：(l)供体卵母细胞的来源困难供体卵母细胞的来源困难, ES细胞细胞建系效率低建系效率低(2)免疫排斥反应免疫排斥反应(3)ES细胞具有成瘤性细胞具有成瘤性(4)体外保持体外保持ES细胞全能性的条件非常复杂细胞全能性的条件非常复杂(5)伦理学争论伦理学争论iPS 通过通过基因转染基因转染技术技术(gene transfection)将某些将某些转录因子转录因子导入动物或人的体细胞导入动物或人的体细胞, 使使体细胞体细胞直接直接重构重构成为成为胚胎干细胞胚胎干细胞（embryonic stem cell, ESC）细胞样的）细胞样的多潜能细胞多潜能细胞。

28、 iPS细胞不仅在细胞形态、细胞不仅在细胞形态、 生长特性、生长特性、 干细干细胞标志物表达等方面与胞标志物表达等方面与ES细胞非常相似细胞非常相似, 而而且在且在DNA甲基化方式、甲基化方式、 基因表达谱、基因表达谱、 染色染色质状态、质状态、 形成嵌合体动物等方面也与形成嵌合体动物等方面也与ES细细胞几乎完全相同。胞几乎完全相同。 iPS优点优点 与经典的胚胎干细胞技术和体细胞核移植与经典的胚胎干细胞技术和体细胞核移植技术不同，技术不同，iPS技术不使用胚胎细胞或卵细技术不使用胚胎细胞或卵细胞，因此胞，因此没有伦理学的问题没有伦理学的问题。 利用利用iPS技术可以用病人自己的体细胞制备技术

29、可以用病人自己的体细胞制备专用的干细胞，所以专用的干细胞，所以不会有免疫排斥的问不会有免疫排斥的问题题。 iPS缺点缺点 比如，添加4个“重新编程”基因或取代疾病细胞中有缺陷基因的方法都可能有导致癌症的副作用。转录因子转录因子 ESCs含有诱导体细胞多能性的因子，这些多能性诱导含有诱导体细胞多能性的因子，这些多能性诱导因可能在维持因可能在维持ES多能性中起非常重要的作用。多能性中起非常重要的作用。 Takahashi等选择了等选择了3组多潜能性诱导因子：组多潜能性诱导因子： 第一组第一组是是特异性表达在特异性表达在ESCs的转录因子的转录因子，包括，包括Nanog，Oct3/4，Sox2，UT

30、F1，Sall4，Sox15 和和 Rex1；第二组第二组是是在在ESCs中起重要作用的生长和肿瘤相关的基因中起重要作用的生长和肿瘤相关的基因产物产物，包括，包括c-Myc，Stat3，-catenin，Grb2，KLF4，TCL1 and Eras；第三组第三组也是也是特异性表达在特异性表达在ESCs但功能仍不确定的因子但功能仍不确定的因子，包括包括ECAT1，ESG1，Fbx15，DNMT3L，ECAT8，GDF3，ECAT151，ECAT152，Fthl17 和和 Stella。同时建立了一套利用基因表达标记检测多潜能诱导作用同时建立了一套利用基因表达标记检测多潜能诱导作用的系统，检测以

31、上诱导因子的作用。的系统，检测以上诱导因子的作用。 iPS发展历程发展历程 2006年日本京都大学年日本京都大学中村弥伸 Shinya Yamanaka领导的实验室在世界著名学术杂志领导的实验室在世界著名学术杂志细胞细胞上率先报道了上率先报道了iPS的研究。的研究。 他们把他们把Oct3/4、Sox2、c-Myc和和Klf4这这4种转录种转录因子引入小鼠胚胎或皮肤纤维母细胞，发现因子引入小鼠胚胎或皮肤纤维母细胞，发现可诱导其发生转化，产生的可诱导其发生转化，产生的iPS细胞在形态、细胞在形态、基因和蛋白表达、表观遗传修饰状态、细胞基因和蛋白表达、表观遗传修饰状态、细胞倍增能力、类胚体和畸形瘤生

32、成能力、分化倍增能力、类胚体和畸形瘤生成能力、分化能力等都与胚胎干细胞极为相似。能力等都与胚胎干细胞极为相似。 2007年年末，末，Thompson实验室和山中伸弥实验室几实验室和山中伸弥实验室几乎同时报道乎同时报道，利用，利用iPS技术同样可以诱导技术同样可以诱导人人皮肤纤皮肤纤维母细胞成为几乎与胚胎干细胞完全一样的多能维母细胞成为几乎与胚胎干细胞完全一样的多能干细胞。干细胞。 所不同的是日本实验室依然采用了用所不同的是日本实验室依然采用了用逆转录病毒逆转录病毒引入引入Oct3/4、Sox2、c-Myc和和Klf4 4种因子组合，种因子组合，而而Thompson实验室则采用了以实验室则采用了

33、以慢病毒载体慢病毒载体引入引入OCT4、SOX2加加NANOG和和LIN28这种因子组合。这种因子组合。 这些研究成果被美国这些研究成果被美国科学科学杂志列为杂志列为2007年十年十大科技突破中的第大科技突破中的第2位。位。 2008年，哈佛大学年，哈佛大学George Daley实验室利用诱导细实验室利用诱导细胞重新编程技术把采自胞重新编程技术把采自10种种不同遗传病患者病人不同遗传病患者病人的皮肤细胞转变为的皮肤细胞转变为iPS，这些细胞将会在建立疾病，这些细胞将会在建立疾病模型、药物筛选等方面发挥重要作用。模型、药物筛选等方面发挥重要作用。 美国科学家还发现，美国科学家还发现，iPS可在

34、适当诱导条件下可在适当诱导条件下定向定向分化分化，如变成血细胞，再用于治疗疾病。，如变成血细胞，再用于治疗疾病。 哈佛大学另一家实验室则发现利用病毒将哈佛大学另一家实验室则发现利用病毒将3种在细种在细胞发育过程中起重要作用的转录因子引入小鼠胰胞发育过程中起重要作用的转录因子引入小鼠胰腺外分泌细胞，可以直接使其转变成与干细胞极腺外分泌细胞，可以直接使其转变成与干细胞极为相似的细胞，并且可以分泌胰岛素、有效降低为相似的细胞，并且可以分泌胰岛素、有效降低血糖。这表明利用诱导重新编程技术血糖。这表明利用诱导重新编程技术可以直接获可以直接获得某一特定组织细胞，而不必先经过诱导多能干得某一特定组织细胞，而

35、不必先经过诱导多能干细胞这一步细胞这一步。 2009年，中国科学家于年，中国科学家于2008年年11月利用月利用iPS细胞培细胞培育出小鼠育出小鼠“小小小小” 中国科学院动物研究所周琪研究员和上海交通大中国科学院动物研究所周琪研究员和上海交通大学医学院曾凡一研究员领导的研究组合作完成的学医学院曾凡一研究员领导的研究组合作完成的工作表明，工作表明，利用利用iPS细胞能够得到成活的具有繁殖细胞能够得到成活的具有繁殖能力的小鼠，从而在世界上第一次证明了能力的小鼠，从而在世界上第一次证明了iPS细胞细胞与胚胎干细胞具有相似的多能性与胚胎干细胞具有相似的多能性。科学家表示，。科学家表示，这一研究成果表明这一研