誘導性多功能幹細胞（Induced pluripotent stem cells），為利用導入特定基因或是特定基因產物（蛋白質）等方式送入體細胞（如：皮膚細胞或是肝臟細胞）中，使該體細胞變成為具備如同胚胎幹細胞（ES細胞）般，具有分化成各式細胞之多功能分化能力，在一定條件下，它可以分化成多種APSC多能細胞，並且可以持續增生分裂。而這項新的技術，在2006年首度由日本京都大學山中伸彌教授團隊，將老鼠之纖維細胞製作而成。
基本介紹
- 中文名：誘導性多功能幹細胞
- 外文名：Induced pluripotent stem cells
- 導入方式：導入特定基因或是特定基因產物
- 研究者：山中伸彌
- 研究時間：2006年
- 套用原理：生物的全能性
簡介,研究歷史,組成基因,研發,特性和作用,
簡介
誘導性多功能幹細胞（inducedpluripotentstemcells，iPScells），是利用病毒載體將四個轉錄因子（Oct4、Sox2、Klf4和c-Myc）的組合轉入分化的體細胞中，使其重編程為類似胚胎幹細胞的一種細胞類型。它是由一些多能遺傳基因導入皮膚等受體細胞中製造而成，然後進一步進行體外誘導分化，得到理想的細胞模型。
研究歷史
誘導多能幹細胞最初是日本人山中伸彌（ShinyaYamanaka）於2006年利用病毒載體將四個轉錄因子的組合轉入分化的體細胞中，使其重編程而得到的類似胚胎幹細胞的一種細胞類型。隨後世界各地不同科學家陸續發現其他方法同樣也可以製造這種細胞。
2007年11月20日，美國威斯康星大學詹姆斯·湯姆森的研究小組在<科學>雜誌發表體細胞轉變成“誘導性多能幹細胞”（iPS細胞）的成果，而日本京都大學教授山中申彌領導的研究小組也於同日在《細胞》雜誌發表類似的研究結果。緊接著皮膚細胞轉為幹細胞後，美國麻薩諸塞州懷德海特生物醫學研究所的雅各布·漢納的小組用來自患病小鼠尾巴的皮膚細胞產生了誘導性多能幹細胞。
2008年4月，美國加利福尼亞大學科學家報告稱，他們將實驗鼠皮膚細胞改造成iPS細胞，然後成功使其分化成心肌細胞、血管平滑肌細胞及造血細胞。
2009年2月，日本東京大學科學家宣布，成功利用人類皮膚細胞製成的iPS細胞培育出血小板，而且從技術上說用iPS細胞培育人類紅細胞和白細胞都是可能的；緊接著，日本慶應大學科學家又宣布，成功用實驗鼠的iPS細胞培育出鼠角膜上皮細胞。
2009年3月伊始，iPS細胞研究便相繼迎來兩項重大突破。英國和加拿大科學家發現了不藉助病毒、安全將普通皮膚細胞轉化為iPS細胞的方法；美國科學家則在<細胞>雜誌上宣布，他們可以將iPS細胞中因轉化需要而植入的有害基因移除，且保證由此獲得的神經元細胞的基本功能不受影響。
2009年7月，iPS細胞研究在臨床套用道路上又邁出非常重要的一步。據英國《自然》雜誌網站報導，中國科學家周琪和高紹榮等人利用iPS細胞克隆出活體實驗鼠，首次證明iPS細胞與胚胎幹細胞一樣具有全能性。該成果讓人們看到了iPS細胞具有實用性。
組成基因
IPS細胞是由一些多能遺傳基因導入皮膚等細胞中製造而成。在製造過程中，研究人員使用了4種遺傳基因，同時加入了7種包括可阻礙特定蛋白質合成的物質和酶在內的化合物，以研究其各自的製造效率。
研究結果顯示，沒有添加化合物時，遺傳基因的導入效率為0.01%-0.05%，而加入了一種叫“巴爾普羅酸”的蛋白質合成阻礙劑之後，導入效率竟升至9.6%-14%。如果從這4種遺傳基因中排除導致細胞癌化的遺傳基因，只使用3種基因，過去的導入效率只有0.001%甚至更低，而加入“巴爾普羅酸”之後，其效率也提高了約50倍。
研發
到目前（2012年10月）為止，能夠樹立具有分化成構成身體各式各樣細胞之分化萬能性之細胞來源，主要為來自於胚盤胞期之內部細胞塊所培養而成之胚胎幹細胞，或是由胚胎幹細胞和體細胞所融合之細胞，抑或是由生殖細胞培養而得之細胞。然而，iPS細胞的製作，是首度沒有使用受精卵或是胚胎幹細胞而創造出具有萬能分化能力之幹細胞。
在理論上，具有萬能分化性之細胞，可以經過誘導分化之手段，使其分化成為身體中所有之組織與器官。如果使用人類病患自身細胞所創造出之iPS細胞，則培養出之組織或是器官作為移植回原患者身體內時，將可避開自身免疫系統之攻擊之難題。另一方面，以往人類胚胎幹細胞所產生之道德倫理問題，也可以取得根本的解決方式。因此，iPS細胞可成為再生醫學中，備受注目之重要的細胞來源。
除了再生醫學之套用之外，利用患者本身之細胞所形成之iPS細胞，將其做特定細胞誘導分化後，可以成為良好之人類細胞研究材料，解決以往人類組織細胞索取上之困難點，也可以成為研究致病機轉之良好研究材料。另外，由於由患者本身體細胞得來，可以獲得具有“個別性”、“專一性”之細胞材料，可以針對藥劑或是成為毒性評估的最佳平台。一方面也提供為轉譯醫學之最佳測試材料。
因此，iPS細胞的製作與發現，也成為醫學、藥學或是食品等之安全實驗平台。此外，當技術成熟後，例如男性細胞也可以製作出卵子，甚至老化細胞的重生，也不再是不可能的夢想。
特性和作用
iPS細胞同樣具有自我更新和分化的全能性，從日本科學家ShinyaYamanaka於2006年第一次發現這一技術到現在，科學家已經成功從小鼠，大鼠，獼猴，豬和人的體細胞中誘導並獲得iPS細胞，而且誘導技術也產生了巨大的革新，減少外源轉錄因子，使用非整合病毒，質粒法等等都能夠產生iPS細胞，最近，有報導稱利用純蛋白的方法也可以獲得iPS細胞。iPS技術具有巨大的潛在套用價值，利用iPS技術能夠獲得病人或者疾病特異的多能性幹細胞，這樣可以避免移植過程中的免疫排斥問題，也繞開了人類胚胎幹細胞研究所帶來的倫理問題。
此外，掌握疾病特異性iPS細胞向相應疾病中的功能細胞定向誘導的技術方法，以此作為模型研究這些疾病的發病機制，利用以上疾病模型，對現有藥物做出個體化的評估，並發現新的治療靶點和篩選新的藥物，將為這些重大性疾病的基礎和臨床研究開闢新的研究方法和技術平台。
但是關於人類誘導多能幹細胞的研究還處於起步階段，所採用的供體細胞還僅僅局限在人包皮成纖維細胞，表皮細胞，毛囊細胞等少數細胞類型，更為棘手的是，這些細胞被重編程為iPS細胞所需要的時間比較長（16-35天），效率很低，這大大增加了在這個過程中細胞的變異風險。因此如何找到一種理想的人類體細胞來源是所有科學家都重點關注的問題。
