干细胞是一类具有无限或者永生自我更新能力的细胞，可以分化成任意细胞、组织或者器官。按照分化能力的不同，干细胞可以分为全能干细(totipotent stem cells, TotiSCs)、多能干细胞(pluripotent stem cells, PSCs)和单能干细胞(unipotent stem cells, USCs)。

而诱导性多能干细胞(iPSC)是指利用病毒或非病毒载体技术对已分化的成体细胞进行重编程所获得的具有多向分化潜能的干细胞，其自2006年被日本京都大学山中伸弥团队发现以来，至今已有超17年的发展历史。

经基因工程改造后，iPSC可用于自体/异体T细胞疗法或NK细胞疗法，以及心肌细胞、胰岛细胞、视网膜色素上皮细胞、间质干细胞或神经元等功能性细胞再生，适应症包括肿瘤免疫治疗、神经系统疾病、心血管疾病、代谢系统疾病、组织损伤修复等领域。

不过，尽管iPSC衍生细胞产品具有许多优势，但在临床转化上仍然面临着不小的挑战，包括致瘤性、免疫原性与异质性。其中，iPSC可能导致的成瘤致瘤性被认为是iPSC衍生细胞治疗疗法面临的不得不解决的一大挑战。

致瘤性来源

iPSC的增殖潜力与其致瘤性是iPSC的一体两面。iPSC无限增殖的潜力使其能够为患者移植准备数十亿种不同类型的人体细胞，但是如果细胞在移植后继续进行过度增殖，就有可能导致肿瘤形成。

1、未分化/未成熟细胞引起的致瘤性

多能干细胞治疗中最严重的问题无疑是畸胎瘤的形成。未成熟畸胎瘤比典型的成熟畸胎瘤或者其他类型的肿瘤更具侵袭性，即使是少量未分化的iPSC也可能会导致畸胎瘤或者其他肿瘤的形成，当然持续增殖的分化子代细胞也是畸胎瘤形成的可能原因。此外，如果移植物中存在谱系特异性干细胞，它们可能由于不正确或不完整的模式而形成肿瘤。

2022年5月，Stem Cells and Development上发表了一篇论文，报告了第一例iPSC来源细胞治疗2型糖尿病后形成未成熟畸胎瘤的临床病例。未成熟畸胎瘤具有复发和转移的潜力，比典型的成熟畸胎瘤更具侵袭性。

2、重编程因子引起的致瘤性

这是iPSC移植所特有的风险。常用的iPSC重编程方法有化学方法、慢病毒和逆转录病毒转染，而在生产iPSC的过程中，需要通过多种转录因子来诱导，包括Oct4、Klf4、Sox2、c-Myc等迫使体细胞表达与多能性相关的转录因子，RARg、LRH1、ASF1、p53等也可以增加重编程效率。其中，c-Myc是人类癌症中最常见的突变基因之一，通常起驱动作用，p53在发生显性阴性突变体时也会致瘤。因此，这些致癌转基因的整合可能会诱导肿瘤生成。

3、基因突变引起的致瘤性

基因变异引起肿瘤的风险在多能干细胞和其他任何体外扩增培养的细胞中都会出现。这种情况也是最难以克服的情况：细胞在体外培养时不可避免地会引入突变。核型分析、芯片检测、二代测序等技术能够对移植前细胞进行很好地变异检测，避免异常细胞用于细胞治疗。但是突变来源，以及突变带来的影响，还不能很好地进行解释说明。

日本Masayo Takahashi团队成功将iPSC来源的视网膜色素上皮细胞移植到了一名患者的右眼中后，正准备进行第二例手术时意外在患者的iPSCs和RPE细胞发现两个微小的基因突变；2015年，山中伸弥报告称，第二例患者所培养的iPSC细胞有六个基因突变，包括一个与癌症相关基因，尽管该基因突变并不直接致癌，但这也使得临床研究更为谨慎。

还有一个关键问题尚不清楚，iPSC重编程本身是否具有诱变性，仍需要进一步的研究与确认。必须承认的是，并非所有癌基因突变都是致病的。即使是健康的个体也存在着癌基因的突变，从而增加了风险分析的复杂性。

解决方案

实际上，这一领域的研究人员从未停止过探索，研究防止畸胎瘤以及其他肿瘤生成的策略，这些安全性研究和相关的质量控制贯穿了iPSC细胞产品的生产全过程，包括从iPSC细胞株的克隆选取和细胞库的建立、中间生产环节、对物料的质量控制和杂质分析以及临床前安全评价等。

1、优化重编程方案，降低iPSCs的体内致瘤能力

在诱导体细胞重编程的Yamanaka四因子中，原癌基因c-Myc被认为与iPSCs致瘤性关系密切，通过寻求无c-Myc或替代c-Myc的转录因子组合能有效降低iPSCs在体内的致瘤性。

研究证明，化学小分子能替代c-Myc或者其他因子，在提升重编程效率的同时，也降低了致瘤性。邓宏魁研究组首次利用小分子化合物将体细胞重编程为多潜能干细胞(chemically iPSC，CiPSC)，在降低致瘤可能的同时开辟了一条新的途径实现体细胞重编程。利用纯化学小分子组合进行体细胞重编程的方法也获得成功。该方法减少了由于外源基因插入可能导致的基因组改变及人工导入癌基因的机会，也相应降低了肿瘤发生的风险。

2、加强纯化与筛选，提供多样性选择

想要减少畸胎瘤发生，首先要建立有效的体外定向分化方法，其次要形成更严格的纯化程序去除未分化的细胞，仔细严格筛选iPSC细胞系移植，通过抑制细胞自我更新的关键信号通路抑制未成熟神经祖细胞的致瘤性。

目前，流式细胞荧光分选技术(fluorescence-activated cell sorting，FACS)和磁珠分选(magnetically activated cell sorting，MACS)仍然是应用最广的细胞纯化方法。一些新的磁珠分选技术(如SpheriTech beads)可以将纯化过程对细胞活性的影响控制在较低程度。目前还开发出了利用高分子材料(如PDEGMA)应用于iPSCs的筛选的技术体系。

除了体外策略，研究人员能够通过鉴定和标记未分化细胞标记物，在体内监测残余的未成熟细胞，最大限度地保证iPSC治疗产品的安全性，即时监控风险来观察、防止患者体内肿瘤的生成。

3、应用“自杀基因系统”去除致瘤性细胞

研究证明，在体细胞重编程体系中引入“自杀基因系统”可以有效去除重编程过程中产生的“危险细胞”。尽管应用于临床细胞治疗的基于小分子诱导的“自杀基因系统”并不多，但最近开发出了利用诱导性caspas-9(iCASP9)构建的“自杀基因系统”，已被证明其在临床试验中是有效的和安全的，不过，在去除iPSC生产过程中“危险细胞”的可行性仍需进一步确认。

4、优化载体选择及递送系统

一些非整合病毒载体的应用和非病毒转染(mRNA、miRNA、蛋白质转导)先后成功应用于体细胞重编程，但转染效率低限制了其在临床方面的进一步应用。有报道称非整合型的自我复制RNA(self-replicating RNA，srRNA)系统，因为其较高的重编程效率和安全性，将有望得到广泛应用。另外，用纳米材料开发的基因递送系统也应用于体细胞重编程领域。

5、建立可靠的、系统性的安全性评估体系

现阶段，国内尚未有针对iPSC诱导分化产品的质量标准及临床申报标准形成，但在iPSC真正应用于临床之前，需要建立可靠的、系统性的、贯穿整个产品生产全过程的安全性评估体系，包括多能干细胞残留检测、克隆形成实验、裸鼠成瘤实验、动物长期致瘤性实验等对成瘤性及致瘤性进行的检测和评价。生产企业需要严格把控生产工艺与质量，能够达到设定标准的细胞产品才能放行。

目前已经提出了多个可以作为安全性评价的指标，其中iPSC及相关细胞产品的基因组稳定性、癌基因突变检测等评价指标均与致瘤性相关，也是评估体系中必不可少的评价指标。不过，在选择检测方法时，检测费用、数据分析的工作量以及结果解析的复杂性等都需要纳入考虑范围，并且可能需要在实践中不断完善改进。

实际上，所有需要进行体外扩增培养的细胞制品都存在致瘤性或者成瘤性的风险，并不仅仅是iPSC独有的问题，不过，其增殖分化的潜力使得iPSC的风险更为值得关注，如果最终的衍生细胞产品是成熟的终端细胞且分化完全，经过纯化和筛选之后没有高于限度的多能性细胞残留，iPSC的致瘤性比用高分裂能力的原代干细胞可能性更低。

小编总结

总体而言，iPSC在细胞治疗、再生医学及其他领域有着巨大的应用潜力。但作为细胞治疗领域的萌新，iPSC从理论到实践仍有很多成长的空间。

要想成功突破目前的局限，iPSC必须要解决致瘤性的风险。随着安全性的不断提高与验证、市场监管不断完善，越来越多的致瘤性相关研究将使iPSC技术超越药物筛选、疾病建模和细胞/组织再生的传统领域，在不久后的将来，致瘤性将不再是iPSCs应用于再生医学以及衍生细胞免疫疗法的主要挑战。