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1PD的環(huán)境及職業(yè)致病因素

1.1金屬元素

有研究發(fā)現(xiàn)，某些重金屬，比如錳的慢性中毒可損害中樞神經(jīng)系統(tǒng)，特別是紋狀體和蒼白球等部位，產(chǎn)生類似PD的錐體外系神經(jīng)功能障礙。Guilarte等及Huang的研究也發(fā)現(xiàn)錳中毒與PD有著密切的聯(lián)系。Park發(fā)現(xiàn)電焊工及其他長期暴露于錳的工人存在著出現(xiàn)神經(jīng)癥狀和罹患PD的危險(xiǎn)性。Moberly等的研究還表明，錳可以通過作用于嗅球和基底神經(jīng)節(jié)的多巴胺能神經(jīng)元來影響神經(jīng)介質(zhì)的釋放，從而導(dǎo)致PD等錐體外系疾病的發(fā)生。Coon等利用K-XRF技術(shù)測(cè)量了慢性暴露條件下鉛在人體內(nèi)的沉積量，并表明長期的鉛暴露與PD發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)成正相關(guān)。Komatsu等證實(shí)了錳、鐵、鉛、鎘、鋁等金屬在體內(nèi)的沉積會(huì)導(dǎo)致氧化應(yīng)激的增加，從而引起PD的發(fā)生。

1.2農(nóng)藥百草枯

對(duì)多巴胺系統(tǒng)具有神經(jīng)毒性作用，從而導(dǎo)致PD樣癥狀和改變。Betarbet等利用魚藤酮復(fù)制出了類似PD的大鼠模型，其癥狀包括出現(xiàn)震顫、步態(tài)不穩(wěn)等。某些PD患者的腦組織中所含有機(jī)氯農(nóng)藥，如林丹、狄氏劑的水平明顯高于對(duì)照組。代森錳（一種殺真菌劑）也被報(bào)道與PD的發(fā)生相關(guān)。還有研究發(fā)現(xiàn)，有機(jī)磷農(nóng)藥同樣與PD的發(fā)病相關(guān)。

1.3環(huán)境毒素

1983年，美國有人吸食了含有1-甲基-4-苯基-1，2，3，6-四氫吡啶（1-methyl-4-phenyl-1，2，3，6-tetrahydropyridine，MPTP）的海洛因后出現(xiàn)了典型的PD癥狀和病理學(xué)改變，研究者受到啟發(fā)用靈長類復(fù)制了MPTP的PD動(dòng)物模型。研究人員經(jīng)過實(shí)驗(yàn)證實(shí)，MPTP對(duì)多巴胺能系統(tǒng)具有神經(jīng)毒性從而導(dǎo)致PD樣癥狀和改變。此后，MPTP的PD模型開始被應(yīng)用于試驗(yàn)中。另外，Shepherd等發(fā)現(xiàn)，MPTP還可明顯增強(qiáng)百草枯對(duì)多巴胺能系統(tǒng)的損害。

1.4其他因素

PD的發(fā)病還與很多種因素相關(guān)。有學(xué)者經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，攝入過多的脂肪，罹患PD的概率也會(huì)增加。Miyake等發(fā)現(xiàn)攝入花生四烯酸和膽固醇會(huì)增加PD的發(fā)生概率。Kyrozis等通過對(duì)希臘人飲食習(xí)慣的研究發(fā)現(xiàn)飲用牛奶也和PD發(fā)病有關(guān)。Kotagal等發(fā)現(xiàn)高血壓等心血管危險(xiǎn)因素與PD發(fā)生具有一定相關(guān)性。Aryal等還發(fā)現(xiàn)，四氫生物蝶呤（BH4）等增加會(huì)導(dǎo)致PD初期病情的惡化。Willis等發(fā)現(xiàn)居住環(huán)境與PD的發(fā)生也有一定關(guān)系。

2PD發(fā)病機(jī)制的研究手段及應(yīng)用進(jìn)展

2.1概況

當(dāng)前的PD研究手段包括動(dòng)物模型，細(xì)胞模型和ipscs模型等。動(dòng)物模型為PD發(fā)病機(jī)制最早的研究方式。Maneuf等早在20世紀(jì)50年代就通過對(duì)嚙齒類動(dòng)物注射利血平的方法使其產(chǎn)生類似人類的PD樣癥狀。此后研究者們又相繼積極研發(fā)出了6-羥多巴胺模型，百草枯模型等?；蚯贸娃D(zhuǎn)基因小鼠模型在PD研究中也有應(yīng)用。細(xì)胞模型包括腎上腺嗜鉻瘤細(xì)胞系（pheochromocytomacells，PC12）細(xì)胞模型，SH-SY5Y細(xì)胞模型等。大腦結(jié)構(gòu)復(fù)雜性的缺乏和較短的模型壽命意味著小鼠等動(dòng)物模型難以詳盡地闡釋人類的疾病，細(xì)胞模型也并沒有可靠地顯示出在PD患者身上所觀察到的緩慢的疾病進(jìn)程。近幾年，新興的iPScs技術(shù)，將來源于PD病人的iPScs可分化為中腦多巴胺能神經(jīng)元，在體外模擬其生理特性，可方便研究人員在更接近人體內(nèi)環(huán)境的條件下研究PD的發(fā)病機(jī)制。

2.2iPScs技術(shù)的發(fā)展

iPScs技術(shù)是干細(xì)胞領(lǐng)域近幾年來比較熱門的一種新興干細(xì)胞技術(shù)。該技術(shù)通過病毒載體或其他特異載體將特定轉(zhuǎn)錄因子的組合轉(zhuǎn)入到被誘導(dǎo)細(xì)胞中，進(jìn)而將已分化的體細(xì)胞重編程為未分化的多能細(xì)胞。2006年Takahashi成功將小鼠成纖維細(xì)胞重編程為與胚胎干細(xì)胞特征相似的誘導(dǎo)性胚胎干細(xì)胞，即iPScs。他利用逆轉(zhuǎn)錄病毒將4個(gè)與多能性相關(guān)的基因Oct-4、Sox2、Klf4、c-Myc組合導(dǎo)入被誘導(dǎo)細(xì)胞，再經(jīng)過多能性分子Fbxl5篩選，從而得到在多方面與胚胎干細(xì)胞很相似的多能性細(xì)胞。隨后成功誘導(dǎo)出iPScs。2008年Nakagawa研究小組使用了Oct3/4、Sox2、Klf43個(gè)基因，避免了原癌基因c-Myc的插入使得iPScs更安全化，利用Nanog代替Fbx15作為篩選標(biāo)記，從而進(jìn)一步提高了篩選的特異性。2009年，Woltjen研究小組以轉(zhuǎn)位子為載體代替了逆轉(zhuǎn)錄病毒，所得到的iPScs避免了病毒基因的頑固表達(dá)和插入突變等風(fēng)險(xiǎn)，從而使得臨床應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)一步大大降低。另外，直接將重組蛋白質(zhì)導(dǎo)入體細(xì)胞以及利用合成mRNA進(jìn)行轉(zhuǎn)染等方法也顯著降低了突變的危險(xiǎn)性。有報(bào)道稱體細(xì)胞可以通過小分子復(fù)合物而不依靠病毒來實(shí)現(xiàn)重編程。還有研究者發(fā)現(xiàn)毛猴素，二甲基五羥色胺和D4476可作為Oct3/4的化學(xué)替代品。隨著研究的深入，iPScs技術(shù)愈加成熟，不斷進(jìn)展的誘導(dǎo)iPScs的方法既可有效消除重編程造成的種種潛在危險(xiǎn)，又可以簡(jiǎn)單快速地獲得iPScs。

2.3利用iPScs技術(shù)進(jìn)行環(huán)境、職業(yè)致病因素

誘導(dǎo)PD發(fā)病機(jī)制的相關(guān)研究由于環(huán)境因素和遺傳因素相互影響的復(fù)雜性，環(huán)境職業(yè)因素對(duì)PD作用相關(guān)的研究具有一定難度。Aboud等以無PD遺傳危險(xiǎn)因素者為對(duì)照組，以PARK2等位基因功能缺失且具有PD家族史但是還未出現(xiàn)癥狀者為實(shí)驗(yàn)組建立了觀察錳神經(jīng)毒性差異的iPScs模型。來源于實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組的真皮成纖維細(xì)胞的iPScs被分別誘導(dǎo)分化為早期神經(jīng)神經(jīng)前體細(xì)胞。經(jīng)過測(cè)定發(fā)現(xiàn)兩組神經(jīng)前體細(xì)胞在對(duì)錳毒性的敏感性和線粒體分裂等方面幾乎沒有差別，但是實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組相比，活性氧顯著升高。經(jīng)過測(cè)定發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組相比，錳在細(xì)胞內(nèi)的沉積明顯減少，表明在錳沉積率相同的條件下實(shí)驗(yàn)組神經(jīng)前體細(xì)胞對(duì)于錳毒性的敏感性比對(duì)照組高。但是錳沉積明顯減少的原因是否與PARK2突變有關(guān)尚不清楚。Kikuchi等將人體iPScs來源的的神經(jīng)前體細(xì)胞在無血清、無飼養(yǎng)層條件下培養(yǎng)至28d和42d后分別定向性植入MPTP處理過的猴子雙側(cè)豆?fàn)詈?，植?個(gè)月后。磁共振成像（MRI）圖像顯示移植的細(xì)胞在猴子的大腦中存活增殖。由于MRI圖像與猴子腦片蘇木精-伊紅染色的結(jié)果具有一致性，他們利用MRI來觀察移植細(xì)胞的增殖情況。培養(yǎng)至28d的移植細(xì)胞增殖迅速，而培養(yǎng)至42d的移植細(xì)胞增殖相對(duì)緩慢。他們還發(fā)現(xiàn)移植后1~3個(gè)月的細(xì)胞倍增時(shí)間明顯短于3~6個(gè)月，說明細(xì)胞的增殖能力在后期開始下降，但至少可以在猴腦內(nèi)存活6個(gè)月以上。他們又通過描述行為評(píng)定量表發(fā)現(xiàn)移植后猴子的行為較之前發(fā)生了一些進(jìn)步，表明人體iPScs在未來臨床試驗(yàn)中的治療潛力。Deleidi等通過逆轉(zhuǎn)錄病毒將人類KLF4，SOX2，OCT4和c-MYC導(dǎo)入恒河猴皮膚成纖維細(xì)胞，獲得iPScs后進(jìn)一步將其誘導(dǎo)為多巴胺能神經(jīng)元細(xì)胞并植入6-羥基多巴胺（6-OHDA）誘導(dǎo)的小鼠PD模型的紋狀體，移植細(xì)胞在移植16周后進(jìn)行組織分析發(fā)現(xiàn)具有酪氨酸羥化酶陽性細(xì)胞，且小鼠的紋狀體中顯示出神經(jīng)的再生現(xiàn)象。他們還發(fā)現(xiàn)這些動(dòng)物的同側(cè)旋轉(zhuǎn)行為等在移植后均有所恢復(fù)，而且移植6個(gè)月后這些小鼠既沒有產(chǎn)生腫瘤，也沒有發(fā)生炎癥反應(yīng)，進(jìn)一步證實(shí)了iPScs在PD等神經(jīng)退行性疾病在臨床治療方面的安全性。Chang等的研究證實(shí)了二十二碳六烯酸處理過的iPScs來源的多巴胺能神經(jīng)元前體細(xì)胞植入到6-OHDA誘導(dǎo)的小鼠PD模型體內(nèi)，小鼠的癥狀在4個(gè)月后得到了一定的緩解。Peng等將來源于iPScs的神經(jīng)多巴胺能神經(jīng)元建立起1-甲基4-苯基吡啶離子（MPP+）模型和魚藤酮的PD體外模型，對(duì)44種可能對(duì)PD有治療作用的藥物進(jìn)行了兩輪篩選，并利用具有神經(jīng)保護(hù)作用的神經(jīng)營養(yǎng)因子作為陽性對(duì)照。經(jīng)過MPP+的初篩和確認(rèn)篩檢，他們發(fā)現(xiàn)其中16種藥物對(duì)于MPP+誘導(dǎo)的神經(jīng)細(xì)胞死亡顯示出神經(jīng)保護(hù)作用，并利用MPP+模型建立起了這16種藥物的劑量反應(yīng)曲線。經(jīng)過魚藤酮模型的篩檢他們更加明確了這些藥物對(duì)于魚藤酮誘導(dǎo)的多巴胺能神經(jīng)元凋亡確實(shí)具有一定的保護(hù)作用。這種方法可以應(yīng)用于可能具有臨床療效的PD藥物的檢測(cè)來縮短藥物進(jìn)入臨床的時(shí)間，并可增加臨床實(shí)驗(yàn)成功的可能性和個(gè)體化治療的可能性，為明確藥物療效提供了良好的平臺(tái)。

2.4iPScs技術(shù)

面臨的問題及展望iPScs可用來進(jìn)行組織功能的研究和新藥物的篩選，也可移植到人體內(nèi)來治療遺傳或退行性疾病，而且還避免了免疫排斥及倫理問題。然而，iPScs技術(shù)應(yīng)用在臨床實(shí)踐前，仍然面臨著一些重要的挑戰(zhàn)：（1）iPScs誘導(dǎo)方法仍存在諸多不足。例如用于重組病毒載體的某些重組基因是致癌基因，產(chǎn)生的iPScs臨床安全性不能得到保障。（2）iPScs向神經(jīng)細(xì)胞分化的過程中具有不一致性和低效率性。（3）衰老是否可以在iPScs來源的細(xì)胞中復(fù)制是在針對(duì)神經(jīng)退行性疾病的研究中一個(gè)難以攻克的問題。盡管有著種種尚未解決的問題，利用iPScs作為神經(jīng)退行性疾病的模型對(duì)于現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的研究有著很重要的影響。隨著醫(yī)學(xué)研究的深入和研究者們不斷的實(shí)驗(yàn)和探索，iPScs技術(shù)將會(huì)得到更大的發(fā)展，在與小鼠模型、全基因測(cè)序、MRI等技術(shù)結(jié)合后，iPScs技術(shù)將在對(duì)PD等神經(jīng)退行性疾病多方面的研究中起到舉足輕重的作用。

作者：白瑩徐斌單位：中國醫(yī)科大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院環(huán)境衛(wèi)生學(xué)教研室