最早在2006年報(bào)道利用病毒載體將4個(gè)轉(zhuǎn)錄因子轉(zhuǎn)入已經(jīng)分化的體細(xì)胞中,經(jīng)去分化后成功收獲一種多能干細(xì)胞,并稱之為誘導(dǎo)多能干細(xì)胞。誘導(dǎo)多能干細(xì)胞的優(yōu)勢(shì)是細(xì)胞來源十分廣泛,取自患者的皮膚成纖維細(xì)胞、肝細(xì)胞、睪丸細(xì)胞和神經(jīng)細(xì)胞等經(jīng)過分化后均可獲得,同時(shí)還具有無限增殖和多能分化的潛能,進(jìn)行自體移植時(shí)不會(huì)發(fā)生免疫排斥,也不涉及倫理方面的問題。誘導(dǎo)多能干細(xì)胞移植多應(yīng)用于重型β地中海貧血的治療,患者突變基因會(huì)在去分化為誘導(dǎo)多能干細(xì)胞或誘導(dǎo)多能干細(xì)胞分化為造血干細(xì)胞過程中借助基因編輯技術(shù)進(jìn)行修正,得到正常的造血干細(xì)胞后回輸?shù)交颊唧w內(nèi)進(jìn)行治療。
目前常用有3種定向基因編輯技術(shù),即鋅指核酸酶、轉(zhuǎn)錄激活因子樣效應(yīng)物核酸酶和規(guī)律成簇間隔短回文重復(fù)CRISPR相關(guān)核酸酶技術(shù)能實(shí)現(xiàn)地中海貧血致病基因的矯正,其中第三種相對(duì)于其他基因編輯技術(shù)更加精確和高效且操作簡(jiǎn)單,具有廣闊的應(yīng)用前景。骨髓造血干細(xì)胞、外周血造血干細(xì)胞和臍血造血干細(xì)胞也可以通過基因編輯技術(shù)進(jìn)行基因修正,但成體干細(xì)胞在體外難以實(shí)現(xiàn)大量的擴(kuò)增和分化,誘導(dǎo)多能干細(xì)胞具有類似于胚胎干細(xì)胞的功能,能夠在體外經(jīng)誘導(dǎo)分化為成熟的紅細(xì)胞,同時(shí)誘導(dǎo)多能干細(xì)胞能長(zhǎng)期保存,將其作為種子細(xì)胞可以不斷地為重型地中海貧血患者提供血源,為患者建立專屬的紅細(xì)胞血庫,保證治療的安全性。但需要注意的問題是使用動(dòng)物血清培養(yǎng)液(胎牛血清)和胚胎成纖維細(xì)胞作飼養(yǎng)層培養(yǎng)誘導(dǎo)多能干細(xì)胞時(shí)應(yīng)避免引入動(dòng)物病原體,建議用無血清培養(yǎng)基和飼養(yǎng)層的培養(yǎng)方法,此方法已成功用于胚胎干細(xì)胞培養(yǎng),是一種很好的替代培養(yǎng)方法。
目前將體細(xì)胞誘導(dǎo)去分化為誘導(dǎo)多能干細(xì)胞的最有效方法是使用反轉(zhuǎn)錄病毒載體引入轉(zhuǎn)錄因子基因,但反轉(zhuǎn)錄病毒整合可能干擾基因功能,同時(shí)也存在一定誘發(fā)癌變的風(fēng)險(xiǎn),所以無外源基因?qū)胝T導(dǎo)方法和提高誘導(dǎo)效率是目前誘導(dǎo)多能干細(xì)胞移植需要解決的主要問題。
利用反轉(zhuǎn)錄病毒結(jié)合轉(zhuǎn)錄因子成功將純合子β地中海貧血患者皮膚成纖維細(xì)胞誘導(dǎo)生成誘導(dǎo)多能干細(xì)胞,體外研究表明它可以分化成3個(gè)胚層細(xì)胞并維持正常核型,且具有類似人類胚胎干細(xì)胞功能,能進(jìn)一步分化為造血干細(xì)胞后合成胎兒血紅蛋白。該研究還將產(chǎn)前診斷中收集的羊水細(xì)胞和絨毛膜滋養(yǎng)細(xì)胞誘導(dǎo)生成誘導(dǎo)多能干細(xì)胞及成體細(xì)胞,并證明其功能與經(jīng)皮膚成纖維細(xì)胞誘導(dǎo)生成的誘導(dǎo)多能干細(xì)胞的功能一致。因此,誘導(dǎo)多能干細(xì)胞移植已成為地中海貧血和其他遺傳性疾病的產(chǎn)前診斷和早期治療的新方法,且能發(fā)揮重要作用。目前已在體外成功建立動(dòng)物治療實(shí)驗(yàn)?zāi)P停苯討?yīng)用于臨床治療還需要充足的前期工作準(zhǔn)備,各國(guó)研究者正在進(jìn)行理論和技術(shù)的完善,相信很快便可轉(zhuǎn)化進(jìn)入實(shí)際臨床治療階段。