iPSC重编程方法梳理

目前，iPSC重编程方法根据是否将转录因子整合到细胞基因中，可分为整合重编程技术（慢病毒、逆转录病毒等）和非整合重编 程技术（游离型载体、仙台病毒、mRNA、miRNA、蛋白质、其他小分子等）。

1.逆转录病毒与慢病毒介导的整合基因组重编程法

由逆转录病毒等为载体的重编程方法因将转录因子稳定整合进宿主基因中，有利于转录因子高表达和持续表达，iPSC诱导成功率 更高。尽管该方法对细胞重编程相关科学研究具有重要作用，但是，因为存在重编程后转基因被重新激活的风险，该方法不适用 于细胞移植等临床治疗活动。

逆转录病毒（Retrovirus，RV）

一种RNA病毒，可感染分裂期细胞。逆转录病毒在吸附到细胞表面 后，该载体将转录因子引入受感染的细胞，并将其整合到宿主基因 中。山中伸弥教授首次成功诱导iPSC使用的载体为逆转录病毒，该 团队将Klf4、Oct3/4、Sox2、c-Myc这四种转录因子通过逆转录病 毒整合至小鼠成纤维细胞，令其重编程，诱导成iPSC细胞。

慢病毒（Lentivirus）

逆转录病毒家族的一种，可以感染非分裂期的细胞。在诱导iPSC中 使用慢病毒载体，可以利用分裂细胞和非分裂细胞，以实现提高重 编程效率的目的，同时变异性减少。

2.非病毒介导的整合基因组重编程法

以质粒、转座子为代表的一类由DNA介导的基因重编程方法也需要将介导载体与宿主基因组进行结合才能进行iPSC诱导，是一类 常用的基因重编程方法。

质粒（Plasmid）

是一类不能在染色体外进行自主复制的遗传单位，需要整合到宿主 染色体上才能进行复制。整合型质粒具有易制备的优势，但存在诱 导iPSC效率较低下且将外源性遗传信息整合进宿主染色体等问题。

转座子（Transposon）

是一类能在基因组上移动位置的DNA序列，可诱导iPSC的转座子包 括PiggyBac转座子、Sleeping Beauty转座子等，其中PiggyBac转座 子是一种常用的方法。PiggyBac转座子具有安全性高、操作方便、 载体容量大、基因整合率高、精确切离等特点。PiggyBac转座子可 携带目标转录因子，在催化酶转座酶的作用下整合到宿主基因中， 通过“剪贴-粘贴”机制移动，在完成iPSC诱导后，可利用转座子 PiggyBac编码的转座酶将外源基因准确切除，不留痕迹，使诱导多 能干细胞临床应用的风险大大减小。

3.病毒介导的非整合基因重编程法

由于整合型基因重编程法存诱导生成的iPSC存在转基因重激活的风险，非整合重编程方法应运而生。非整合型重编程法的介导载 体因在细胞核外复制，有效避免了转录因子的潜在成瘤性，提高了安全性。

仙台病毒（Sendai virus ）

一种有包膜的单链RNA分子，通过附着在多种细胞表面均存在的唾液酸来感染细胞，适用于多种类型的细胞。仙台病毒在细胞质中 复制，外源基因不会被整合入宿主细胞基因中。同时，通过对仙台病毒进行删除F基因并引入温度敏感性突变进行修饰，可阻止基 因传递并减少重编程载体的传播，包含在细胞质中的病毒载体最终会被稀释掉，从而留下无印迹的iPSC。

腺病毒（Adenovirus）

一种无包膜、有衣壳的双链DNA分子，是经典的非整合型载体。由腺病毒介导的转录因子可以在宿主细胞能瞬时表达，诱导细胞 产生多潜能性，获得无病毒整合的iPSC。但是，由腺病毒介导的基因重编程效率低，产生的iPSC不能达到与临床应用相适应水平。