互动科普

iPS细胞究竟是什么样的细胞呢？

iPS细胞这一名称是取自“诱导性（induced）”、“拥有多能性（Pluripotent）”、“干细胞（Stem cell）”的首字母。也就是说，iPS细胞是“干细胞”的一种。为了更好地了解iPS细胞的性质，我们先来看一下什么是干细胞。此外，“诱导”表示实验性操作，比较通俗的说法也就是“人工”。

人体至少由274种细胞构成，其中大部分是形态和性质都已经发生了各种“分化”的细胞，比如神经细胞、皮肤细胞、肝脏细胞等。它们就好像是从树干上延伸出来的各种分支一样，特定的细胞一边进行分裂增殖，一边进行分化。但是也有例外，“干细胞”就同时拥有“可以分化成一种以上的细胞的能力”和“可以通过分裂增加自身数量的能力”。人体内拥有多种干细胞。

干细胞进行分化的过程，就好像球从斜坡上滚落下来一样，通常是不能复原的。然而，山中博士等人用已经分化的细胞制造出了分化前的干细胞（iPS细胞）。这种技术，就像将球滚落的录像回放一样，相当于“回拨了细胞时钟的指针”，被称为细胞的“初始化”。

目前，我们已经发现的干细胞超过了25种，包括可以分化成脑部或脊髓的各种神经细胞的“神经干细胞”，可以分化为血液中各种血细胞及免疫细胞的“造血干细胞”等等，它们的增殖能力和可以分化成的细胞的种类都各不相同。

相对而言，iPS细胞的这两种能力都很强，这一点与其他干细胞有很大的区别。尽管如此，有时被称为“全能细胞”的iPS细胞，其实并不具有“可以变成所有种类细胞”的“全能性”。真正具有这种全能性的细胞的典型例子，就是受精卵。

受精卵随着分裂增殖，可以分为“外胚叶”、“中胚叶”、“内胚叶”等3部分，之后还可以进一步分化。这3个胚叶所拥有的可以转变为属于任何系统的细胞的能力叫做“多能性”。也可以说，从胎盘上取下来一部分细胞，它们具有几乎可以转变成所有细胞的能力。拥有这种多能性能力的干细胞，就包括iPS细胞和ES细胞等。

能力各异的几种干细胞

插图通过在斜坡上的位置表示了干细胞所具备的转变为各种细胞的能力大小，并不表示细胞分化的顺序。箭头表示人为地改变细胞种类的方法。

在斜坡最上方位置的受精卵，拥有可以转变为任意一种细胞的“全能性”。位于它下面的ES细胞和iPS细胞，拥有可以转变为胎盘细胞以外的绝大多数细胞的“多能性”。多能性意味着可以转变为由3种胚叶（受精卵反复分裂产生的3种结构）发育而来的所有种类的细胞。位于ES细胞和iPS细胞下方的基底细胞、造血干细胞、神经干细胞，是只能转变成较少几类分化细胞的干细胞的例子。它们也是人体的组成部分，负责产生新细胞的新陈代谢。

（本文发表于《科学世界》2013年第1期）