诱导多能干细胞在肿瘤疾病中的应用与前景

0 引言 Introduction

干细胞是指一类具有自我更新能力与多向分化潜能的原始未分化的细胞群体。胚胎干细胞是从胚泡内细胞团中分离而来[1]，具有多能性，并能在一定的培养条件下无限自我更新，可分化为任何发育状态的细胞(如内胚层、中胚层和外胚层)[2]。许多研究表明，胚胎干细胞可以分化为不同谱系的细胞，包括神经元[3]、心肌细胞[4]、血液祖细胞[5]、肝细胞[6]、视网膜前体等[7]，这些分化的细胞具有相应功能，可以在动物模型中复制疾病表型，从而增强它们在细胞治疗和体外药物实验研究中的潜力[8]。尽管胚胎干细胞具有各种潜力，但仍有一些挑战需要克服。首先，为了获得胚胎干细胞而破坏人类胚胎是一个伦理问题；此外，从胚胎干细胞分化出来的细胞不是患者自身组织，如果用于细胞治疗，则会导致免疫排斥。

诱导多能干细胞是经过重新编程形成的未分化的体细胞[9]。由于诱导多能干细胞技术摆脱了材料来源，绕开了伦理困境，迅速成为生命科学领域的研发热点，近年来在再生医学、疾病建模、药物筛选等方面应用广泛。由于诱导多能干细胞技术的普及性和简易性，越来越多的研究者利用这一技术来研究癌症的表型和肿瘤发生。ZFNs(zinc-finger nucleases)、TALENs(transcription activator-like effectors nucleases)和CRISPR/Cas9(clustered regulary interspaced short palindromic

repeat/Cas9)等基因靶向技术的发展，为细胞、组织和整个动物的基因修饰方法带来了革命性的变化，显示出巨大的转化应用前景。规律间隔成簇短回文重复序列(CRISPR)是1987年首次在大肠杆菌中发现的，之后又在许多其他细菌中发现[10]。自2013年成功应用于哺乳动物基因编辑以来，CRISPR-Cas9系统在所有与基因编辑相关的应用中都发挥了巨大的作用，预示着这一新技术的蓬勃发展[11]。随着基因编辑技术的快速发展，诱导多能干细胞技术和基因编辑技术之间的协同作用将为疾病机制和治疗靶点提供更多的认识和理解，并能够对导致特定疾病的遗传异常进行定性和治疗。

1 资料和方法 Data and methods

1.1 文献检索和筛选要求 检索1990至2020年在PubMed、Web of Science和CNKI数据库中发表的与诱导多能干细胞、肿瘤性疾病相关的文献。中文检索词为“诱导多能干细胞，肿瘤疾病，基因编辑，再生医学”，英文检索词为“induced

pluripotent stem cells，tumor diseases，gene editing，regen

erative medicine”，选择与文章内容相关的具有价值的文章进行分析讨论。

1.2 文献筛选标准 ①诱导多能干细胞相关文献；②尽可能选择5-10年内发表的文章；③论点论据可靠，发表在国内外知名杂志，影响因子较高的文献。

1.3 质量评估及数据的提取 计算机初检得到512篇，经资料收集者互相评估纳入文献的有效性和适用性，通过阅读文题和摘要进行初步筛选；排除中英文文献重复性研究，以及内容不相关的文献，最后纳入65篇进行综述。

2 结果 Results

2.1 诱导多能干细胞技术 诱导多能干细胞最初是日本科学家SHINYA YAMANAKA于2006年利用病毒载体将4个转录因子OSKM(Oct4、Sox2、Klf4和c-Myc)组合转入分化的体细胞中，使其重编程而得到的类似胚胎干细胞的一种细胞类型[12]。随后世界各地不同科学家陆续发现其他方法同样也可以制备这种细胞。迄今为止，诱导多能干细胞可以从各种物种中产生，包括人类、小鼠、大鼠和恒河猴等[13]。不同的转录因子组合可用于诱导不同细胞类型的间充质干细胞，例如，小鼠成纤维细胞需要OSKM来重新编程，神经干细胞只需要Oct4诱导重编程。造成这种现象的原因可能是不同细胞类型的基因表达水平不同[14]。由于c-Myc和Klf4在细胞中过表达时具有直接的致瘤潜能，为提高重编程效率，降低潜在成瘤性，重新编程也可以采用其他转录因子，例如Lin28与Oct4和Sox2结合，成功生成了诱导多能干细胞[15]。通过这种方法可以比OKSM更高效地获得高质量的诱导多能干细胞。同样，GLIS1(Jdp2、Id1、Jhdm1b、Lrh1、Sall4和Glis1)也 可 以代替OKSM[16]。目前，有许多产生诱导多能干细胞的方法和途径，包括反转录病毒转导[17]、DNA构建[18]、非整合游离体[19]、非整合仙台病毒[20]、非整合修饰的mRNA[21]、转座子[22]、一些小分子化合物等[23]。诱导多能干细胞技术在干细胞、表观遗传学以及生物医学等研究领域都引起了强烈的反响，使人们对多能性调控机制有了突破性的新认识，进一步拉近了干细胞和临床疾病治疗的距离。

2.2 诱导多能干细胞在肿瘤疾病中的应用 癌症是人和动物主要疾病之一，在世界范围内发病率不断上升，见表1。与此同时，癌症预防和治疗方面取得了进展，延长了患者生存期，甚至得到治愈。癌症治疗创新有赖于对肿瘤生物学基础的了解，针对癌症信号通路关键蛋白的治疗性小分子和抗体提高了特定癌症患者的存活率，但对许多其他种类癌症来说，治疗选择仍然有限，对耐药机制的了解也很有限[24]。因此，科学家努力确定癌症的遗传特征，从而加深对其在癌症发生和治疗作用的认识[25]。肿瘤干细胞的存在被认为是肿瘤的起源，其在肿瘤组织中存在的数量较少。与正常干细胞相似，肿瘤干细胞具有自我更新和分化的能力，可以增加肿瘤细胞的数量[26]。目前，诱导多能干细胞或重编程技术在生物医学研究中得到了广泛的应用，利用这些技术可以将癌细胞重新编程为多能细胞，并使其分化为目标细胞系，从而可以观察到癌症的不同进展阶段，研究不同亚群的肿瘤发生过程[27]。诱导多能干细胞的出现为肿瘤疾病的研究和治疗带来了新的思路，下面以肝癌、肺癌、结直肠癌、骨肉瘤和白血病等为代表，简述诱导多能干细胞在肿瘤疾病中的应用。

文章来源：《实用肿瘤杂志》 网址: http://www.syzlzz.cn/qikandaodu/2021/0301/404.html