山中伸弥发明IPS细胞的介绍及启示

1、Induction of Pluripotent Stem Cells from Mouse Embryonic and Adult Fibroblast Cultures by Defined Factors Kazutoshi Takahashi1 and Shinya Yamanaka1,2,* 汇报人：XXX作者与成果介绍：作者：山中伸弥（Shinya Yamanaka），日本京都大学前沿医学研究所教授，医学家发表期刊：Cell时间：2006.8.25地位：2012年诺贝尔生理学奖（JohnB.Gurdon，UK)文章背景：Sir Martin John Evans文章背景：Dr. J

2、ames ThomsonObtained in human in 1998在当时出现的问题：引发伦理争议 利用试管婴儿技术获得受精卵的夫妇将多余胚胎捐赠给实验室，用于其他研究。这种通过破坏胚胎来获取胚胎干细胞供人类研究的做法引发了很大的伦理争议。免疫排斥反应 利用胚胎干细胞形成的组织在给患者进行器官移植过程中会发生免疫排斥反应。研究目标：？论文解决的关键问题：Induced pluripotent stem cells,iPSs2009年1月环球科学文/Tim Hornyak当历史学家为干细胞研究撰写编年史时，山中伸弥（Shinya Yamanaka）很可能以一个“和事佬”的角色被载入史册：这

3、位日本科学家用一种前所未有的方式，终结了胚胎干细胞领域旷日持久的伦理之争。研究思路：基因选择性表达：每一种细胞的特性都是由特异性的蛋白决定的，正常的体细胞中表达的基因决定其不能够继续分化，而ES细胞中特异性表达的蛋白决定了其分化的多样性。如果将这些维持胚胎干细胞多样性的特异性蛋白转入体细胞中，能否使体细胞具有胚胎干细胞的特性？研究过程：over 100 factors24 factors4 factorstrasduction in MEFsiPS cells得出的结论： iPS cells使用了何种材料和方法支持论点？证据充足：正文14页，图表数据7页，补充材料 41页。方法技术：分子生物学

4、方法：转基因技术、RT-PCR、DNA microarray、real-time PCR、western blot、southern blot表观遗传学方法：染色质免疫沉淀分析组织学方法：裸鼠移植、免疫组化染色数学统计方法：Pearson相关分析、Students t test、one-factor ANOVA论点证明方法证明过程论文对应部分只有Oct3/4、Sox2、c-Myc和Klf4这四种转录因子是必需的，且必须组合在一起才能完成诱导，其余情况均不可。计算机统计分析动物细胞培养形态学分析将24种因子全部加入小鼠MEF细胞中进行诱导可以得到IPS细胞，然后将每种因子逐个去除，观察去除掉该因

5、子后细胞能否诱导成功，最终筛选出4个。Figure 1. Generation of iPS Cells from MEF Cultures via 24 FactorsFigure 2. Narrowing down the Candidate Factors通过这四种转录因子的确获得了类似胚胎干细胞的多功能干细胞。分子生物学：RT-PCR、DNA微阵列技术表观遗传学：染色质免疫沉淀分析组织学：裸鼠皮下移植、免疫组化染色数学统计：Pearson相关分析研究IPS和ES在细胞形态、基因表达上的相似之处和差异发现ips细胞只是类似ES细胞；同时对IPS细胞发育形成的畸胎瘤进行组织学检查，发现其能

6、够分化为多种组织器官，说明其具有多能性。Figure 3. Gene-Expression Profiles of iPS CellsFigure 4. Global Gene-Expression Analyses by DNA MicroarraysFigure 5. Pluripotency of iPS Cells Derived from MEFs论点证明方法证明过程论文对应部分不仅是小鼠胚胎成纤维细胞（MEFs）可被诱导，其他分化程度很高的体细胞也可被诱导。同上将这四种因子又一起导入了小鼠尾尖成纤维细胞（TTFs），并进行了与之前相同的检测，发现同样可以诱导形成IPS细胞。Figu

7、re 6. Characterization of iPS Cells Derived from Adult Mouse Tail-Tip FibroblastsIPSs能够像胚胎干细胞一样促进胚胎的发育。显微注射组织学分析将绿色荧光蛋白基因标记的IPSs显微注射至小鼠囊胚，发现IPSs参与了小鼠三胚层的分化，说明IPS能够促进胚胎的发育。Figure 6. Characterization of iPS Cells Derived from Adult Mouse Tail-Tip Fibroblasts进一步研究4种转录因子在IPS与ES细胞中的表达情况，明确IPS与ES细胞在基因表达水平上的差异。real-time PCR、western blot、southern blot。略Figure 7. Biochemical and Genetic Analyses of iPS Cells文章创新之处：“对于这样的研究，我们实验室根本不具备竞争力，所以我想，反其道而行