天王嫂昆凌日前宣布存储iPS细胞，将该前沿科技推入了公众视野。作为全球医药领域的“宠儿”，iPS技术不但被用于研究攻克上百种疑难杂症，还有望建立精准疾病模型，帮助人们“替身试药”。目前，iPS技术研发正进入了高速发展期，不少疾病治疗已“箭在弦上”，大众健康及寿命或能迎来新的飞跃。

科技与娱乐之间似乎难有交集，但近日却擦出了不小的火花。

华语流行天王周杰伦的妻子——昆凌宣布代言“诱导多能干细胞（iPS细胞）存储”。镁光灯下，她身着优雅白色长裙，讲述自己选择的理由：“我想确保我家人和后代的健康，这项先进的细胞技术提供的保护水平确实无与伦比。”

据悉，昆凌不但捐献了自己的外周血，在与周杰伦商议后，还将自己女儿的脐带血用于储存和创建iPS细胞。

天王嫂的选择不难理解。iPS技术诞生于18年前，已在医学界掀起了一场持续性的研究狂潮。

研究发现，iPS技术在心脑血管疾病、神经退行性疾病、自身免疫性疾病、抗衰、组织修复及器官再生等多个领域具有非凡前景。将外周血、脐带血制备转化为iPS细胞进行存储，不但能为各种先进细胞疗法奠定基础，未来还有望建立药物筛选模型，护卫家庭健康。

而随着iPS细胞疗法初绽锋芒，各地对于其态度也由谨慎转向鼓励，比如昆凌所在的我国台湾省，前后跨越10年，终于在今年出台《再生医疗法》，旨在为现行医疗效果不佳的患者提供新的选择，同时推动台湾地区再生医疗科技与产业大步向前。

科技发展与政策支持齐头并进，娱乐与科技双圈融合，让iPS获得了前所未有的关注，也让其所描绘的未来画卷越发生动、鲜活。

01

划时代的技术——诱导多能干细胞

21世纪初，一枚名叫iPS细胞的重磅炸弹震撼了整个医学界。

来自日本京都大学的教授山中伸弥通过4个神奇的转录因子（OCT4、SOX2、KLF4和c-MYC）将成熟细胞逆转为类似胚胎干细胞（ESC）的初始状态，即iPS细胞。

▲“iPS之父”山中伸弥在接受《Cell》访谈时称：iPS的应用速度超出了他的想象

这一发现完成了细胞层面上的“返老还童”，也极大程度地解救了陷于“伦理之困”的科学家们。

彼时，人们正因“ESC能不能用于研究”而争论不休，反对者认为ESC也是生命，用于研究无异于“谋杀”，支持者认为ESC还未发育出神经等结构，还不足以被称之为人，而其所拥有的“万能分化性”在医学治疗上大有前景。文化差异让这个论题走向死局，也让全球ESC研究近乎停滞。

iPS细胞的出现让一切迎刃而解，它几乎是ESC的翻版——不光形态、基因和蛋白表达、表观遗传修饰状态、细胞倍增能力相似度很高，就连“分化能力”也一比一复刻。

——只要给予适当的诱导，iPS细胞能进一步分化为心肌细胞、神经细胞、胰岛细胞等各类细胞，既可充当组织器官再生、修复的“绝佳原料”，也能通过模拟细胞与组织间的复杂关系建立试药模型，以降低药筛成本、促进药物研究等等。

▲iPS细胞几乎可以分化为体内所有细胞类型

其次，iPS细胞没有道德桎梏且来源相当丰富，因为它可由任一成熟细胞诱导而成，也就是说，即使是人类身上再寻常不过的皮肤细胞、肌肉细胞，都能被重编程为iPS细胞，以供研究治疗使用。

最后，这种“取自自身”的个性化疗法也从一定程度上规避了免疫排斥的风险。

自此，解开枷锁的科学家们开始涌向iPS技术，而山中伸弥也凭借这一重大研究斩获了2012年诺贝尔生理学或医学奖。而在18年的研究探索中，iPS细胞展现了其无与伦比的“可塑性”，也让裴端卿等一众研究者感慨：“iPS技术或能给人200岁的未来”。

02

引领新一轮医疗革命 iPS技术描绘未来新图景

目前不少iPS研究正在路上，并已取得阶段性的进展，为人类描绘了无比绚烂的未来图景。

1、iPS技术治疗糖尿病

人类与糖尿病斗争了上千年，尽管找到了将其从“绝症”转向“慢性病”的胰岛素，但“糖友”从未获得真正的自由，他们依旧被终身账单、不知何时突袭的低血糖及超百种的并发症裹挟。

在此背景下，Vertex（福泰制药）期望利用iPS细胞诱导分化的胰岛β细胞去替代患者受损胰岛，恢复人体调节葡萄糖水平的能力。

据最新研究结果，所有12名接受单次输注全剂量VX-880的患者均在第90天内表现出胰岛细胞植入和葡萄糖反应性胰岛素产生，12名患者中有11名减少或停止使用外源性胰岛素。

▲VX-880胰岛细胞疗法的1/2期FORWARD临床研究的新数据在美国糖尿病协会®（ADA）第84届科学会议的研讨会上公布

视线拉回国内，我国糖尿病治疗也迎来新的里程碑！北大教授邓宏魁首创化学重编程技术，以制造CiPS细胞，并将其定向诱导分化为胰岛细胞（hCiPSC-islets），首位患者在接受hCiPSC-islets移植后恢复了内源自主性、生理性的血糖调控，并在移植75天后完全脱离胰岛素注射治疗，目前疗效已稳定持续1年以上！

2、iPS技术治疗神经退行性疾病

随着年龄增长，我们的各个器官都在经历退化，神经元也不例外，而神经元的退化与丧失可能诱发帕金森、阿尔兹海默症等神经退行性疾病。对此，人类几乎束手无策。

基于此，美国西北大学Samuel I.Stupp博士团队成功利用iPS细胞衍生高度成熟的神经元，据称，这些神经元不但可以“替身试药”，帮助科学家更好地理解神经退行性疾病的进程，还有望直接替代患者损失的神经元，为治疗脊髓损伤、神经退行性疾病带去了新的希望。

3、iPS技术治疗心脏病

由于坏死的心肌细胞无法再生，许多经历过心脏“浩劫”的患者都要面临心律失常、心衰等并发症，并存在“二次复发”的风险。这严重影响了他们的预期寿命与生活质量。

对此，诺和诺德与日本生物初创企业Heartseed正在研发治疗心衰的细胞疗法——HS-001，该疗法主要由同种异体诱导多能干细胞（iPSC）衍生的心肌细胞构成，旨在恢复晚期心力衰竭患者的心肌功能。

目前研究团队已给两位患者注射了该药物，并联合冠状动脉旁路移植手术治疗，在第26周时，两名患者均出现了心肌细胞的重建，心脏功能、纽约心脏协会（NYHA）功能分级和生物标志物改善的向好情况。

无独有偶，日本信州大学和庆应义塾大学医学院也在尝试利用iPS细胞衍生心脏球体（心脏细胞的三维簇），当这些心脏球体被注射到患有心肌梗塞的猴子体内，显现出促进其心脏再生和功能恢复的积极效果。

4、iPS技术治疗骨关节炎

人类的关节软骨并没有再生能力，这使得许多人在年老时会患上骨关节炎，对此，现代医疗只能延缓病情、缓解症状或给患者置换人工关节。

前段时间，波士顿儿童医院在实验室中用iPS细胞培养出了“人工软骨”，期望能够替换患者关节中受损的组织，目前，该软骨已在动物模型上获得成功，负责该项研究的Craft博士对此充满展望。

▲由iPS细胞产生的软骨组织。图片来源：Michael Goderre，波士顿儿童医院

——关节内膜软骨中没有血管，所以植入组织并不会产生排异反应，未来我们或许能利用细胞系为患者按需定制软骨，或创造“现成”软骨进行储存。这意味着，一旦患者有需求，都可以取用人工软骨，然后通过一次外科手术“搞定”骨关节炎。

5、iPS技术治疗老年黄斑变性

年龄相关性黄斑变性是老年人经常遭遇的疾病，主要患病原因是因为视网膜中感光细胞的退化与逐渐丧失。

对此，德国德雷斯大学的研究团队在体外培养产生了一种感光细胞的特异性人诱导多能干细胞（hiPSC），以产生富含感光细胞的视网膜类器官，从而确保大量可移植的感光细胞。研究结果显示，这些人类感光细胞能够整合到已退化的小鼠视网膜中，并使视力受损的小鼠重新感知光线！

6、iPS技术衍生人工角膜

“角膜移植难”是公认的事实，如今可能要成为过去式了。继让一名近乎失明的40岁女性恢复阅读文字的能力之后，来自日本大阪大学的西田幸二教授在2019年11月至2020年12月间，再向3名“角膜上皮干细胞衰竭症”患者移植了由异体iPS细胞培养出的角膜薄片。

▲iPS细胞制成的角膜薄片

在移植结束后大约一年，研究团队发现所有患者（包括首例，共4例）均未出现排异反应或肿瘤等副作用。在疗效方面，除了一位患者因患有白内障无法评估外，其余3人均恢复了视力，有患者的视力甚至从0.15升到了0.7，几乎与常人无异。

7、iPS技术助力生发

脱发问题困扰着全球，美国Sanford Burnham Prebys医学研究所的科学家利用iPS细胞开发了一种让皮肤重新生长头发的方法——通过iPS技术诱导出真皮乳头间叶细胞（位于毛囊底部的细胞，能诱导头发形成），这项试验已在小鼠身上得到了验证。

与其他毛囊再生方法不同，人类iPS细胞可以提供无限量的细胞供应，并且可从简单的抽血中获得细胞。不仅克服了头发再生的关键技术挑战，还可通过皮肤生长出自然头发！

8、iPS技术构建类器官

凭借着超强的分化能力，iPS细胞还可形成类似器官结构和功能的“微器官模型”，即类器官。

这项前沿技术能帮助科研人员绕过“种属有别”的动物模型，用患者实际的细胞在体外构建更准确的生物学研究模型，以探索疾病机制，评估药物疗效。

2019年5月，由东京医学和牙科大学教授领导的研究小组用iPS细胞培育出了直径只有约0.2毫米的肝脏组织——“迷你肝脏”，可在体外再现肝炎病症并用于试验相关药物。

德国癌症研究中心则是在实验室中利用iPS细胞培育出“癌中之王”胶质母细胞瘤样类器官，它能模拟肿瘤的关键特征，并响应特定的药物治疗。为验证新的治疗策略，构建个性化精准医疗提供了重要基础。

▲该论文聚焦于利用人类胶质母细胞瘤类器官构建一个多维度的图谱，揭示了高度协调的分子网络，并鉴定出有效治疗药物

目前，基于iPS细胞类器官技术已成功培养出大量具有部分关键生理结构和功能的类组织器官，如心脏、肾脏、肝脏、肺、大脑、神经等。在疾病模型构建、药物开发和发现、毒理学测试、个性化医疗等多方面有着极大的潜力。

研究的全面开花之下，政策方面细胞治疗也迎来了利好，从科技部“十四五”规划将“干细胞研究与器官修复”列为首批6个重点专项，到国家卫健委明确提出鼓励和支持干细胞、免疫细胞等研究，再到国家药监局发布了《人源干细胞产品非临床研究技术指导原则》。包括iPS细胞在内的细胞领域，已得到了国家层面的战略性支持。

在政策加持及各国研究者共同努力下，有理由相信，iPS细胞疗法最终会从研究走向临床，改变当下治疗格局，引领新的治疗革命。

来源：干细胞之父

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