誘導多能干細胞技術變得更加強大和具有顛覆性

自十年前發現和開發誘導多能干細胞（iPSC或iPS細胞）技術以來，干細胞生物學和再生醫學領域取得了重大進展。近年來，iPSC已廣泛用于疾病建模、藥物發現和細胞治療應用。重要的是，新的病理機制已經被識別和解釋，通過iPSC篩選鑒定的新藥正在研發中，并且使用人類iPSC衍生細胞類型的臨床試驗已經啟動。

此外，人類iPSC技術與基因編輯和三維類器官的結合使得基于iPSC的程序更加強大和更具顛覆性。可以理解的是，人類iPSC技術為人類疾病建模、藥物發現和細胞治療提供了巨大的希望，而且這種潛力才剛剛開始被確定。據BioInformant估計，全球iPSC產業目前正以8.5%的復合年增長率增長。

傳統上，動物被用于疾病建模。然而，物種差異可能會阻止特定動物（例如小鼠）重現完整的人類疾病表型。這是由于小鼠細胞和人類細胞之間的基本物種差異造成的。這就需要建立人類疾病模型平臺來補充各種動物研究。如今，從患者的成纖維細胞或血細胞中培養 iPSC 并使用它們來模擬各種類型的遺傳疾病相對容易。

隨著這些iPSC從患者身上收集，它們正在推動個性化疾病建模領域的發展。基因編輯工具，如鋅指核酸酶 (ZFN)、轉錄激活子樣效應核酸酶 (TALEN) 和 CRISPR/Cas9也被用于編輯和修飾基因。目前，阿爾茨海默病（AD）、帕金森病（PD）、精神分裂癥和肌萎縮側索硬化癥（ALS）等疾病都已使用iPSC進行研究。

迄今為止，基于iPSC的藥物篩選已用于評估1,000多種化合物和臨床候選藥物。通常，需要大量時間才能將 iPSC分化為疾病相關細胞類型。因此，研究人員還開發了直接轉換方法，將一種體細胞（例如皮膚成纖維細胞）重新編程為另一種體細胞（例如心肌細胞、肝細胞或神經細胞），而無需經過iPSC狀態。然而，直接單元編程領域還處于早期階段，只有Fortuna Fix和Mogrify等少數公司正在研究此類技術。

在后期臨床研究中，新候選藥物的意外副作用可能會給藥物開發商造成巨大的經濟損失。因此，使用 iPSC 衍生細胞類型進行毒性篩選可以幫助選擇潛在的候選藥物，并確保這些候選藥物在后期臨床試驗中不太可能因毒性而失敗。心臟和肝臟毒性是臨床試驗中最常見的兩種不良反應。

因此，使用iPSC衍生的心肌細胞進行多電極陣列 (MEA) 檢測可能為促心律失常風險的臨床前體外測試提供一種經濟高效的替代方案。同樣，iPSC衍生的肝細胞系和功能性3D肝器官芽可用于研究肝毒性。也在使用的還有iPSC衍生的神經元細胞、間充質干細胞 (MSC) 和血管內皮細胞。

使用iPSC衍生的細胞類型作為細胞療法也引起了人們的極大興趣。細胞治療領域最早涉及iPSC的臨床研究是使用iPSC衍生的視網膜上皮細胞治療黃斑變性。該臨床試驗使用自體（自體衍生）iPSC衍生的RPE細胞進行個性化細胞治療。如今，生產適合臨床使用的iPSC衍生自體神經元細胞、心肌細胞和RPE細胞的成本約為800,000美元。由于同種異體（供體來源）治療每位患者的成本較低，因此使用iPSC來源的RPE細胞的具有里程碑意義的日本試驗轉而使用同種異體RPE細胞。

當然，CRISPR/Cas9、3D類器官和microRNA開關等技術的改進將進一步加快基于iPSC的疾病建模和細胞療法開發的快速步伐。

?如今，使用iPSC衍生細胞治療以下疾病的臨床研究已進入后期階段：

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