诱导性多潜能干细胞（induced pluripotent stem cells, iPSC）是通过不同的转导方法，使体细胞达到 “返老还童” 回到类似胚胎干细胞（embryonic stem cells, ESC）状态，具有能够被诱导分化产生不同类型细胞的特殊功能。iPSC 的问世是干细胞发展史上一次里程碑式的进步，人们对其在各医学领域疾病损伤修复中的应用一直寄予厚望。iPSC 作为 “新星” 在人体各个系统中的应用均成为当前医学界的研究热点，今天我们从眼科的角度对 iPSC 目前的临床应用进行神秘揭秘。
 
2006 年，日本的山中伸弥团队发现通过将过表达的 4 个基因（Oct4、Sox2、Klf4、c-Myc）导入小鼠的成纤维细胞后，可以将其重编程为 ESC 样的细胞，即 iPSC。1 年后，科学家（包括山中伸弥、James A. Thomson 实验室）成功获得人 iPSC。由于 iPSC 技术完美解决了 ESC 细胞获取困难及道德伦理争议的两大难题，真正让患者自体来源的细胞在诱导为 iPSC 后应用于疾病的检测分析及干细胞精准治疗成为可能，山中伸弥教授也因此荣获 2012 年诺贝尔奖。

首先我们来谈谈 iPSC 和 ESC 的区别，世界上首株人 ESC 建立于 1998 年，时间过去近 30 年，目前进入临床试验阶段的 ESC 项目仍然寥寥可数。为何迟来的 iPSC 会得到众多研究者的青睐？iPSC 巨大的优势一方面是丰富的体细胞来源奠定了其发展的基础，目前报道中，皮肤成纤维细胞、肝脏细胞、胃上皮细胞、血液细胞及尿液细胞等均可通过不同的重编程诱导为 iPSC；再者，获得病人自体来源的全能干细胞，可以规避移植中的免疫排斥这一巨大难题；并且，通过非侵入性技术获得的病人特异 iPSC，其无限增殖和多能分化的能力可以在体外诱导产生与病人病变细胞特征性状最为相似的细胞，对于构建更为理想的体内及体外疾病模型都提供了一个新的方向，这些无可比拟的优势都赋予了 iPSC 广阔的应用前景和价值。

目前在眼科，iPSC 不仅在认识疾病机制方面，而且为治疗提供了新的途径。iPSC 诱导分化为眼部细胞类型已经从单一种类的诱导发展到 3D 类器官的培养，不仅可以作为疾病相关细胞群的可再生来源，用于眼科疾病的基础和转化研究，在药物筛选和细胞替代疗法中发挥重要作用。还可以进一步结合基因编辑技术，通过 iPSC 衍生物异体移植对退行性疾病的再生修复治疗提供帮助。目前 iPSC 的临床试验研究、应用或细胞治疗涉及眼表修复、角膜损伤修复、青光眼、Stargart’s 病、年龄相关性黄斑变性、色素性视网膜炎等领域。

青光眼作为视网膜神经节细胞进行性凋亡（或死亡）性疾病，是世界上最常见的致盲原因之一。由于持续存在的眼内压（IOP）升高、年龄增大、遗传学变异等风险因素，目前传统治疗方法仍未能阻止疾病的发展。iPSC 的应用为青光眼的治疗带来了新的思路和希望， 2016 年美国 LOWA 大学研究团队在 PNAS 杂志上发文指出，通过将 iPSC 诱导为特异性新生小梁网细胞后注射至青光眼小鼠，研究发现移植细胞不仅能够存活且可以促进小梁网细胞增殖成为新的内源细胞并发挥功能，有望修复青光眼的 “排水系统”，成为治疗这种疾病的新途径。同时，Yang 等发现 iPSC 诱导产生的神经节细胞通过适当的支架可以促进其轴突生长及定向，促进其发挥功能，从而在青光眼等眼科神经病变的神经生理学分析和移植治疗中发挥价值。对于青光眼的发病过程的模拟及损伤修复的研究也最近，研究通过将 iPSC 诱导的视网膜色素上皮细胞模型（iPSC-RPE）用于研究无脉络膜症 (CHM) 的疾病发病机制和潜在基因干预治疗，结果证实，AAV 介导的 REP1 编码基因的递送可以修复 CHM 中 iPSC-RPE 中的缺陷，并在靶细胞（RPE 细胞和杆状光感受器）中表达，这一研究推动了我们对 CHM 病理生理学机制的理解。

iPSC 目前少有的临床试验应用于眼科。2014 年，日本理化学研究所（RIKEN）Masayo Takahashi 团队成功利用细胞重编程技术，将患者自体来源的 iPSC 分化的 RPE 细胞成功植入 77 岁高龄女性患者右眼中，完成 iPSC 的首例临床试验。在第二例患者的 iPSC 以及 RPE 细胞中发现了基因突变导致该临床试验的暂停，即使并没有证据表明会引发肿瘤，可是由此引发了研究者对 iPSC 安全性的质疑及应用前景的争议和讨论。但是，这并没有阻止研究者对于 iPSC 进一步探索的热情。

随后，美国国家人类基因组研究所（NHGRI）的研究团队通过对健康人及家族性血小板减少症（familial platelet disorder, FPD）患者的皮肤细胞、iPSC 和亚克隆细胞进行基因测序，对比两种技术获得的细胞突变基因发生概率。结果发现，iPSC 和亚克隆细胞的大多数基因变异都来自其皮肤细胞。在 PNAS 期刊发文证实，相比于细胞克隆，iPSC 并不会形成更多的基因突变，因此，iPSC 携带的多数基因突变并不是因为重编程或者其他处理过程而造成的。这一安全性的证实为 iPSC 在基础和临床研究的应用打下了基础。日本理化学研究所（RIKEN） Masayo Takahashi 团队在 Cell 子刊《Stem Cell Reports》连发两篇文章，证实异体 iPSC 可用于移植，且不会引发免疫排斥问题。2017 年 2 月 1 日，Masayo Takahashi 团队宣布，其利用诱导性多能干细胞治疗黄斑变性眼疾的临床试验已经获得日本卫生部门的批准。研究团队使用的诱导性多能干细胞来源于捐赠的细胞，经过重编程和再分化获得视网膜色素上皮（RPE）细胞，用于疾病治疗。
  尽管目前 iPSC 在眼科的临床应用仍然有限，但是 iPSC 的自体来源且体外增殖及多向诱导分化的潜能具有不可比拟的优势，相信在科学家的不懈努力探索下必定为治疗眼科难治性疾病带来新的曙光。
   
爱尔眼科研究所

爱尔眼科研究所于 2015 年在湖南长沙成立，是爱尔眼科医院集团独资的拥有独立法人的眼科研究机构。

研究所依托爱尔眼科医院集团，根据集团 “百年爱尔” 战略方针以及秉承 “创新在爱尔” 的宗旨，确立了眼再生与干细胞、眼科疾病机理、眼科基因检测与诊断、眼科大数据开发、眼科新技术与新材料等为主要研究领域，旨在建立从资源开发、技术创新到成果转化的研发体系，努力为提升爱尔产业创新能力做出基础性、战略性和前瞻性的贡献。 截止到 2017 年底，研究所共有 20 项在研项目，包括国家自然科学基金项目 4 项、湖南省卫计委科研计划课题 1 项、长沙市高新区 “555” 项目 1 项、爱尔眼科集团资助的自主研发项目 7 项。

爱尔眼科研究所的建立适逢国家 “十三五规划”，国家大力增强科研建设。机遇与挑战并存，爱尔眼科研究所将牢记建院宗旨与使命，立足国家战略发展需求，以爱尔眼科医院集团丰富的临床资源为基石，将爱尔眼科研究所建设成为与眼科学前沿研究工作相融合的创新平台和人才培养基地，努力为我国及世界防盲治盲做出贡献。

参考文献：
[1] Induced pluripotent stem cells (iPSC)-derived retinal cells in disease modeling and regenerative medicine.J Chem Neuroanat. 2018 Feb 12.

[2] Use of induced pluripotent stem cell models to probe the pathogenesis of Choroideremia and to develop a potential treatment.Stem Cell Res. 2018 Jan 27.

[3] Autologous Induced Stem-Cell-Derived Retinal Cells for Macular Degeneration.N Engl J Med. 2017 Aug 24.

[4] Using human induced pluripotent stem cells to treat retinal disease.Prog Retin Eye Res. 2013 Nov.（图片参考文献）

[5]Transplantation of iPSC-derived TM cells rESCues glaucoma phenotypes in vivo.Proc Natl AcadSci U S A. 2016 Jun 21.

[6] iPSC and fibroblast subclones from the same fibroblast population contain comparable levels of sequence variations.Proc Natl Acad Sci U S A. 2017 Feb 21.

[7] Elongation of Axon Extension for Human iPSC-Derived Retinal Ganglion Cells by a Nano-Imprinted Scaffold.Int J Mol Sci. 2017 Sep 20.