原创医学参考报干就有未来
撰文│章小清
编辑│毕紫娟
审校│汤红明
一、人多能干细胞及谱系分化
年，美国科学家Thomson成功建立首例hESC。发育至4～5天的受精卵胚胎，此时还是一个中空细胞团，称作囊胚。囊胚由三部分组成：包绕其外层的滋养层细胞，其内的空腔囊胚腔，以及位于囊胚腔一端的数十个细胞组成的内层细胞团。分离的内细胞团在一定条件下进行体外培养，就能得到hESC。hESC可在体外长期维持，并能模拟早期胚胎发育过程，分化为外、中、内三个胚层的细胞谱系。
年，hiPSC率先由日本科学家Yamanaka、美国科学家Thomson和美国科学家Daley分别建立。将多能干细胞特征性转录因子（Oct4、Sox2、Klf4、c-Myc等）导入体外培养的人成纤维细胞，经过一定时间，这些已分化的成体细胞可被逆转至多能干细胞阶段。研究发现hiPSC与hESC一样，具有自我更新和三胚层分化的潜能。与此同时，hiPSC技术的实现也同时克服了hESC在伦理学和异体移植时可能发生免疫排斥的缺陷。
在哺乳动物早期胚胎发育过程中，上胚层细胞经过原肠运动形成三胚层，多个信号通路（包括TGF-β超家族信号、Wnt家族以及FGF信号）在这一过程中起着重要作用。这一发育学原理同样在hPSC分化为三胚层细胞谱系的过程中适用。通过激活或抑制TGF-β超家族、Wnt以及FGF信号，hPSC能被靶向到外、中、内三个胚层，进而分化为成熟的神经细胞、胰腺β细胞、表皮细胞、心肌细胞等，解决了移植细胞供体来源的问题。
二、人多能干细胞基因编辑
与其他细胞种类不同，传统的同源重组方法在hPSC上进行基因编辑效率十分低下，这很大程度上限制了hPSC的应用。位点特异性核酸酶技术的建立，尤其是TALEN与CRISPR/Cas9技术的出现，成功解决了hPSC基因编辑难题。位点特异性核酸酶进行基因编辑的原理均是在DNA特异位点进行切割，造成双链DNA断裂（doublestrandbreak,DSB），从而显著提高非同源末端连接（nonhomologousterminalconnections，NHEJ）或同源重组（homologousre