干细胞抗衰老 20世纪50年代,干细胞研究领域的弄潮儿陆续登场,在那时干细胞研究仍处在萌芽时 期。随着细胞核移植等技术的发展,普通细胞也可重新逆转成为具有全能分化的干细胞。在 对青蛙,小鼠和线虫的研究中,涌现出了许多杰出的科学家,他们出色的工作不仅赢得了多 个诺贝尔奖,让我们得以窥探细胞生物学领域神奇的秘密,还带来了医疗技术革命:干细胞 移植 干细胞离功能体细胞的距离越远,分裂分化能力越强。比方说,受精卵就是真正的全能 干细胞,具有发育成为完整个体的潜能。而专能干细胞,例如神经干细胞,主要的功能是修 复并补充机体某种特殊细胞的数量。 IPS诱导性多能干细胞,是指通过导入特定的转录因子将终末分化的体细胞重编程为多能性 干细胞。分化的细胞在特定条件下被逆转后,恢复到全能性状态,或者形成胚胎干细胞系,或 者进一步发育成新个体的过程即为细胞重编程( Cell reprogramming)。 日本科学家山中伸弥考虑是否可用转基因的方法来诱导体细 胞从而使其也拥有干细胞特征,这将减少实际应用中所遇到的种 正常小量 种限制。在开始研究这个问题前,山中伸弥首先提出一个假说, 能够诱导体细胞的因子应该是干细胞保持过程中所必需的因子, 因此诱导成功的关键是寻找到干细胞多潜能保持因子。在第1阶 任抛射人胚 段,山中伸弥和同事应用表达序列标签( expressed sequence 我机人代孕小 俄合体小的获得 tag,EST)数据库,从中鉴定出大量ES细胞特异性表达基因,随 后对这些基因应用生物化学、细胞生物学及遗传学等方法确定了 其在干细胞保持中的生物学功能。山中伸弥从中挑选出最有希望 的24个基因作为候选对象,并选择小鼠成纤维细胞作为转基因的2 目标。为了确定诱导是否成功,山中伸弥还建立了一个干细胞培 养体系,该体系只能允许干细胞或拥有干细胞特性的细胞生存 从而作为良好的筛选系统。当将24个基因单独转入细胞后,未见 诱导成功的细胞出现,而将24个基因同时转入则出现了拥有全能 的细胞,这意味着单独基因无法实现转化效果,但这些候选基因 中几个组合则拥有了诱导能力。为了进一步确定24个因子中哪些 是干细胞所必需的,山中伸弥开始逐渐减少细胞因子基因的转染 数目,以确定其中的关键因子,最后发现Oct3/4、Sox2、Klf4和 c-Myc4种因子的去除将无法获得细胞转化的阳性结果,从而初步 确定了干细胞转化所需要的4种细胞因子。随后将这4种因子构 建在逆转录病毒载体后转入成纤维细胞,结果成功获得拥有干细胞特性的细胞,这就是iPS 细胞 基于山中伸弥教授的研究和技术的发展,再生医学、抗衰老医学等领域也有了新的突 破。2014年,日本理化学研究所成功开展了首例iPS细胞移植,这在该领域具有重要的里 程碑意义;2017年,全球首个异体iPS视网膜细胞移植手术成功,为治疗老年性黄斑变性 带来了新突破。同时,利用多能干细胞诱导技术,诱导自体干细胞如脂肪细胞等成为iPS细 胞,使其获得分化潜能,通过细胞治疗手段,自注并促进干细胞分化成皮肤或脂肪细胞,从 而达到皮肤器官的自我修复、除皱等效果,有效解决肌肤衰老问题。 在疾病治疗方面,干细胞移植已经成功治疗了患有EB( epidermolysis bullosa)的叙 利亚男孩哈桑,患有早衰症的中国女孩。而在抵抗衰老的过程中,干细胞也有它的一席之 地,当其进入全身组织,活化体内处于休眠状态的干细胞,加快细胞更新,系统性提高全身 各系统细胞的更新换代能力和活性,全面改善组织和器官功能,让人仿佛重获新生。甚至还 能让干细胞分化成为特定器官组织,进行更换之后,让人体的各个“零件”保持最佳状态, 这可能可以成为人类永生的开始
干细胞抗衰老 20 世纪 50 年代，干细胞研究领域的弄潮儿陆续登场，在那时干细胞研究仍处在萌芽时 期。随着细胞核移植等技术的发展，普通细胞也可重新逆转成为具有全能分化的干细胞。在 对青蛙，小鼠和线虫的研究中，涌现出了许多杰出的科学家，他们出色的工作不仅赢得了多 个诺贝尔奖，让我们得以窥探细胞生物学领域神奇的秘密，还带来了医疗技术革命：干细胞 移植。 干细胞离功能体细胞的距离越远，分裂分化能力越强。比方说，受精卵就是真正的全能 干细胞，具有发育成为完整个体的潜能。而专能干细胞，例如神经干细胞，主要的功能是修 复并补充机体某种特殊细胞的数量。 IPS 诱导性多能干细胞，是指通过导入特定的转录因子将终末分化的体细胞重编程为多能性 干细胞。分化的细胞在特定条件下被逆转后,恢复到全能性状态,或者形成胚胎干细胞系,或 者进一步发育成新个体的过程即为细胞重编程(Cell reprogramming)。 日本科学家山中伸弥考虑是否可用转基因的方法来诱导体细 胞从而使其也拥有干细胞特征，这将减少实际应用中所遇到的种 种限制。在开始研究这个问题前，山中伸弥首先提出一个假说， 能够诱导体细胞的因子应该是干细胞保持过程中所必需的因子， 因此诱导成功的关键是寻找到干细胞多潜能保持因子。在第 1 阶 段，山中伸弥和同事应用表达序列标签（expressed sequence tag，EST）数据库，从中鉴定出大量 ES 细胞特异性表达基因，随 后对这些基因应用生物化学、细胞生物学及遗传学等方法确定了 其在干细胞保持中的生物学功能。山中伸弥从中挑选出最有希望 的 24 个基因作为候选对象，并选择小鼠成纤维细胞作为转基因的 目标。为了确定诱导是否成功，山中伸弥还建立了一个干细胞培 养体系，该体系只能允许干细胞或拥有干细胞特性的细胞生存， 从而作为良好的筛选系统。当将 24 个基因单独转入细胞后，未见 诱导成功的细胞出现，而将 24 个基因同时转入则出现了拥有全能 的细胞，这意味着单独基因无法实现转化效果，但这些候选基因 中几个组合则拥有了诱导能力。为了进一步确定 24 个因子中哪些 是干细胞所必需的，山中伸弥开始逐渐减少细胞因子基因的转染 数目，以确定其中的关键因子，最后发现 Oct3/4、Sox2、Klf4 和 c-Myc4 种因子的去除将无法获得细胞转化的阳性结果，从而初步 确定了干细胞转化所需要的 4 种细胞因子。随后将这 4 种因子构 建在逆转录病毒载体后转入成纤维细胞，结果成功获得拥有干细胞特性的细胞，这就是 iPS 细胞。 基于山中伸弥教授的研究和技术的发展，再生医学、抗衰老医学等领域也有了新的突 破。2014 年，日本理化学研究所成功开展了首例 iPS 细胞移植，这在该领域具有重要的里 程碑意义；2017 年，全球首个异体 iPS 视网膜细胞移植手术成功，为治疗老年性黄斑变性 带来了新突破。同时，利用多能干细胞诱导技术，诱导自体干细胞如脂肪细胞等成为 iPS 细 胞，使其获得分化潜能，通过细胞治疗手段，自注并促进干细胞分化成皮肤或脂肪细胞，从 而达到皮肤器官的自我修复、除皱等效果，有效解决肌肤衰老问题。 在疾病治疗方面，干细胞移植已经成功治疗了患有 EB（epidermolysis bullosa）的叙 利亚男孩哈桑，患有早衰症的中国女孩。而在抵抗衰老的过程中，干细胞也有它的一席之 地，当其进入全身组织，活化体内处于休眠状态的干细胞，加快细胞更新，系统性提高全身 各系统细胞的更新换代能力和活性，全面改善组织和器官功能，让人仿佛重获新生。甚至还 能让干细胞分化成为特定器官组织，进行更换之后，让人体的各个“零件”保持最佳状态， 这可能可以成为人类永生的开始
Stem Cell Therapy 然而,干细胞的应用也有其问题所在。干细胞分为人胚胎干细胞( hESCs)和 iPSCs。 然而 hESCs的问题在于,非本体细胞可能产生如排异的严重后果。对 iPScs,可以直接避免 免疫问题。因为用来诱导的细胞是体细胞同源的。然而问题在于,诱导中使用的Oct4, cMyc,Klf4,Sox2基因中有两个是原癌基因,对人体的影响还远未可知。 总的来说,干细胞移植对于抵抗衰老的确是一剂良方,干细胞也一定会成为21世纪最 为热门的生物科学研究之一。虽说如今的干细胞技术才刚刚起步,又有许多缺陷之处,但我 相信,未来的科技能够克服这一系列的不足,让人类的生活水平更上一个台阶
然而，干细胞的应用也有其问题所在。干细胞分为人胚胎干细胞（hESCs）和 iPSCs。 然而 hESCs 的问题在于，非本体细胞可能产生如排异的严重后果。对 iPSCs，可以直接避免 免疫问题。因为用来诱导的细胞是体细胞同源的。然而问题在于，诱导中使用的 Oct4, cMyc, Klf4, Sox2 基因中有两个是原癌基因，对人体的影响还远未可知。 总的来说，干细胞移植对于抵抗衰老的确是一剂良方，干细胞也一定会成为 21 世纪最 为热门的生物科学研究之一。虽说如今的干细胞技术才刚刚起步，又有许多缺陷之处，但我 相信，未来的科技能够克服这一系列的不足，让人类的生活水平更上一个台阶