IPS活細胞(induced pluripotent stem cells)是一類具有激活自我細胞核記憶能力且能自我複製能力(self-renewing)的多潛能細胞,在一定條件下,它可以分化成多種功能細胞。根據IPS細胞所處的發育階段分為胚胎IPS細胞(embryonic induced pluripotent stem cell,ES細胞)和成體IPS細胞(somatic induced pluripotent stem cell)。根據IPS細胞的發育潛能分為三類:全能IPS細胞(totipotent stem cell,TSC)、多能IPS細胞(pluripotent stem cell)和單能IPS細胞(unipotent stem cell)。IPS細胞(induced pluripotent是一種未充分分化,尚不成熟的細胞,具有再生各種組織器官和人體的潛在功能,醫學界稱為“萬用細胞”。
IPS活細胞簡介
IPS活細胞又稱為誘導多能活細胞induced pluripotent stem cells iPS:由一些多能遺傳基因導入皮膚等細胞中製造而成。讓普通體細胞“初始化”,使其具備多能幹細胞功能,這就是“iPS細胞”。“iPS細胞”具有和胚胎幹細胞類似的功能.不需要製造胚胎,就可以從任何組織的細胞,甚至皮膚組織的細胞(包括毛囊組織),製造出具有幹細胞功能的細胞,這是一種能分裂並參與修復、重新恢復活力、肌肉纖維生長、毛囊生長的生命初始狀態活細胞。
IPS活細胞目前科研提取及套用
IPS活細胞提取:來源於植物及古老單藻類海洋生物
IPS活細胞目前的套用領域:據介紹,人體的胚胎細胞分為外胚層、中胚層和內胚層三個胚層,外胚層成長為皮膚和神經等,中胚層成長為肌肉、骨骼和血液等,內胚層成長為腸道、肝臟和胸腺等器官。過去一直認為這三個胚層的細胞間存在無法逾越的鴻溝,但本次研究證明導入來自植物胎盤中的活性細胞也可以變為本應屬於外胚層的皮膚毛囊細胞。對於此項研究,愛丁堡大學的克萊爾·布萊克本博士說,這些植物胎盤活細胞在適宜毛囊幹細胞成長的環境裡完全改變了原定的成長軌道,從而啟發公司研究人員使用適宜其他器官的細胞成長的環境,探索能否培育出所需的器官細胞。
IPS活細胞套用於人體:毛囊細胞再生(Hair follicle)、拉寧黑色素(Melanin)
關於細胞研究的歷史
幹細胞的研究被認為開始於1960年代,在加拿大科學家恩尼斯特·莫科洛克和詹姆士·堤爾的研究之後。
體外培養的神經幹細胞
1959年,美國首次報導了通過體外受精(IVF)動物。
60年代,幾個近親種系的小鼠睪丸畸胎瘤的研究表明其來源於胚胎生殖細胞(embryonic germ cells, EG細胞),此工作確立了胚胎癌細胞(embryonic carcinoma cells, EC細胞)是一種幹細胞。
1968年,Edwards 和Bavister 在體外獲得了第一個人卵子。
70年代,EC細胞注入小鼠胚泡產生雜合小鼠。培養的SC細胞作為胚胎髮育的模型,雖然其染色體的數目屬於異常。
1978年,第一個試管嬰兒,Louise Brown 在英國誕生。
1981年,Evan, Kaufman 和Martin從小鼠胚泡內細胞群分離出小鼠ES細胞。他們建立了小鼠ES細胞體外培養條件。由這些細胞產生的細胞系有正常的二倍型,像原生殖細胞一樣產生三個胚層的衍生物。將ES細胞注入上鼠,能誘導形成畸胎瘤。
1984—1988年,Anderews 等人從人睪丸畸胎瘤細胞系Tera-2中產生出多能的、可鑑定的(克隆化的)細胞,稱之為胚胎癌細胞(embryonic carcinoma cells, EC細胞)。克隆的人EC細胞在視黃酸的作用下分化形成神經元樣細胞和其他類型的細胞。
1989年,Pera 等分離了一個人EC細胞系,此細胞系能產生出三個胚層的組織。這些細胞是非整倍體的(比正常細胞染色體多或少),他們在體外的分化潛能是有限的。
1994年,通過體外授精和病人捐獻的人胚泡處於2-原核期。胚泡內細胞群在培養中得以保存其周邊有滋養層細胞聚集,ES樣細胞位於中央。
1998年美國有兩個小組分別培養出了人的多能( pluripotent )幹細胞:James A. Thomson在Wisconsin
幹細胞
大學領導的研究小組從人胚胎組織中培養出了幹細胞株。他們使用的方法是:人卵體外受精後,將胚胎培育到囊胚階段,提取inner cell mass細胞,建立細胞株。經測試這些細胞株的細胞表面marker 和酶活性,證實他們就是全能幹細胞。用這種方法,每個胚胎可取得15-20幹細胞用於培養。John D. Gearhart在Johns Hopkins大學領導的另一個研究小組也從人胚胎組織中建立了幹細胞株。他們的方法是:從受精後5-9周人工流產的胚胎中提取生殖母細胞( primordial germ cell )。由此培養的細胞株,證實具有全能幹細胞的特徵。
2000年,由Pera、Trounson 和Bongso 領導的新加坡和澳大利亞科學家從治療不育症的夫婦捐贈的胚泡內細胞群中分離得到人ES細胞,這些細胞體外增殖,保持正常的核型,自發分化形成來源於三個胚層的體細胞系。將其注入免疫缺陷小鼠錯開內產生畸胎瘤。
2003,建立了人類皮膚細胞與兔子卵細胞種間融合的方法,為人胚胎幹細胞研究提供了新的途徑。
2004年,Massachusetts Advanced Cell Technology 報導克隆小鼠的幹細胞可以通過形成細小血管的心肌細胞修復心衰小鼠的心肌損傷。這種克隆細胞比來源於骨髓的成體幹細胞修復作用更快、更有效,可以取代40%的瘢痕組織和恢復心肌功能。這是首次顯示克隆幹細胞在活體動物體內修復受損組織。
2008年愛爾蘭都柏林(Hamiton)公司首席植物微分子專家Hamisam先生歷經12年的實驗室研究和臨床實驗證實從植物胎盤中提取的活細胞比靈長類動物提取的幹細胞更具誘導性和穩定性。截止2011年研究出適用於胸部表面麥拉寧黑色素(Melanin)、外陰麥拉寧黑色素(Melanin)、毛囊組織生長等部位IPS活細胞品種。
截止目前由於在動物提取的幹細胞作用於人體還處在實驗階段,因而還不能被市場需求所滿足。從植物中提取的活性細胞由於它能激活細胞核記憶功能,讓細胞初始化,改善由於細胞複製帶來的記憶力減退的問題。因而不失為目前細胞領域套用的最佳方案。