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CRISPR屏幕在IPSC衍生的神经元中揭示了tau proteostasis
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使用 Edit-R 试剂在 iPSC 中敲入 SNP 改变。
图 2：使用核转染提供的 Cas9-mRNA 核酸酶、合成 sgRNA 和 ssDNA 寡核苷酸修复模板对 iPSC 进行基因编辑不会对 iPSC 形态造成干扰，可用于对基因组进行微小改变。A) 核转染后 48 小时拍摄的相位图像。比例尺为 100 μm。BC) 分析 LMNA 基因座 (B) 和 MYH7 基因座 (C) 中具有指定所需编辑 (蓝色) 或不需要的 INDEL (灰色) 的总 NGS 测序读数百分比。
IPSC中使用CRISPR的高效精确基因组编辑方法
基因组编辑是生物技术领域中开发的最强大的工具之一。改变生物体的基因组的能力使科学家能够在更复杂的系统中研究挑战性的进化和药用问题1。全基因组关联研究（GWAS）产生了大量的单核苷酸多态性（SNP），与疾病风险增加相关的遗传变异2。基因编辑允许生产含有SNP的基因工程的同源线，这些细胞可能说明了这种遗传突变如何引起疾病。编辑水平从理论上简单的基因敲除到更复杂的编辑，例如完整的基因插入或点突变。尽管基因组编辑技术已经快速提高，但仍未解决的几个挑战3 - 5。群集定期间隔短的短质体重复序列（CRISPR）已成为动植物模型中基因组编辑的首选方法6。当前方法通常使用核酸酶变体Cas9和cas12a 6。CRISPR -CAS9和-CAS12A系统与指南RNA（GRNA）相互作用，该导向RNA（GRNA）由两个段组成：CRISPR RNA（CRRNA）指定基因组靶点位点和反式激活CRISPR RNA（TRACRRNA），这些crispr rna（tracrRNA）直接与CAS与CAS核蛋白结合以形成核糖核蛋白蛋白（RNP）7。与先前的基因改变技术相比，创新的CRISPR-CAS基因编辑技术更简单，更负担得起配置，从而导致了广泛的利用率2、8、9。我们假设我们可以通过抑制p53激活，从而提高编辑效率来改善细胞恢复。然而，尽管CRISPR-CAS编辑系统取得了重大进展，但迫切需要进一步的优化以提高效率和成功编辑的百分比，尤其是当多种风险变体与感兴趣的基因相关联时，就需要通过敲击多个遗传修饰的多种SNP产生具有不同SNP的多线。在这项研究中，我们旨在开发一种高效且易于适应的基因编辑方案，以克服目前限制细胞系中点突变效率的障碍。由于与CRISPR和单细胞克隆10相关的双链染色体断裂而引起的明显细胞死亡。另一方面，据报道，抑制相关激酶（岩石）或p53途径可通过预防细胞死亡8来提高编辑效率8。
精确心血管组织工程的人IPSC和基因组编辑技术
诱导的多能干细胞（IPSC）源自使用四个Yamanaka转录因子对成年体细胞的重编程。自发现以来，干细胞（SC）领域就达到了重要的里程碑，并在疾病建模，药物发现和再生医学领域开设了多个门户。同时，聚类的定期插入短的短质体重复序列（CRISPR） - 相关蛋白9（CRISPR-CAS9）彻底改变了基因组工程的范围，从而允许产生遗传上修改的细胞系，并实现精确的基因组重组或随机插入/插入/删除的应用程序，用于使用WIREDIRESS，WIREDIRESS。心血管疾病代表着不断增加的社会问题，对潜在的细胞和分子机制的了解有限。IPSC分化为多种细胞类型与CRISPR-CAS9技术相结合的能力可以实现对潜在疗法的病理生理机制或药物筛查的系统研究。此外，这些技术可以通过调节靶向蛋白的表达或抑制来提供心血管组织工程（TE）方法的细胞平台，从而为设计新的细胞系和/或精细仿生生物仿生支架提供了可能性。本综述将重点介绍IPSC，CRISPR-CAS9的应用以及其在心血管TE领域的结合。特别是，将讨论此类技术的临床转换性，从疾病建模到药物筛查和TE应用。
使用人类诱导的多能干细胞衍生的感光细胞和视网膜色素上皮细胞
自从发现诱导的多能干细胞（IPSC）技术以来，已经有许多尝试创建遗传性视网膜疾病（IRD）的细胞模型来研究致病过程以促进目标发现和验证活动。一致性仍然是确定这些发现的效用的关键。尽管一致性很重要，但质量控制指标仍未得到广泛使用。在这篇综述中，提供了用于利用IPSC技术生成感光器，视网膜色素上皮细胞和类器官疾病模型的工具包。在开发IPSC衍生的IRD模型（例如IPSC来源）时，讨论了重新编程方法，质量控制指标，控制策略和分化协议时的考虑。剖析了各种IPSC IRD模型，并讨论了基于IPSC的疾病建模的科学障碍，以概述当前方法和未来的方向。
引用：Vo QD、Saito Y、Ida T、Nakamura K、Yuasa S (2024) 10 年间人工智能在基于诱导多能干细胞技术中的应用：系统范围审查。PLoS ONE 19(5): e0302537。https://doi.org/10.1371/ journal.pone.0302537
自 1961 年首次发现骨髓来源的多能干细胞以来，干细胞研究取得了长足进步 [ 1 ]。干细胞是一种独特的细胞，能够通过有丝分裂不断复制，从而形成更多的细胞。该过程会产生两种不同的细胞类型：一种会进化为特定细胞类型，另一种则保留自我更新的能力 [ 2 ]。干细胞大致可分为三类：诱导多能干细胞 (iPSC)、胚胎干细胞 (ESC) 和成体干细胞 (ASC) [ 3 ]。由于 iPSC 和 ESC 能够转化为三个胚层：外胚层、中胚层和内胚层，因此它们被归类为多能干细胞 (PSC)。2006 年，Kazutoshi Takahashi 和 Shinya Yamanaka 通过使用病毒载体引入 Oct4、Sox2、Klf4 和 c-Myc 等特定转录因子，成功将小鼠体细胞转化为 iPSC [ 4 ]。此后，人们使用各种方法将不同类型的小鼠和人类体细胞重新编程为 iPSC [ 5 ]。这种重新编程人类细胞的创新方法引起了科学和医学领域的极大兴趣。iPSC 作为多能细胞来源，为人类 ESC 提供了一种替代方案。诱导多能干细胞的一个显著优势是它们来源于可以非侵入性获得的体细胞。这些细胞携带个体的遗传特征，可以降低免疫排斥的风险 [ 6 ]。现代医学领域对基于 iPSC 的疗法的关注度正在提高。它们在疾病建模、药物筛选和再生医学中的应用正在呈指数级增长 [ 7 ]。iPSC 因其自我更新能力和分化为所有人体细胞类型的能力而在疾病建模中发挥着关键作用。这使得它们成为创建各种疾病模型以供研究的理想选择 [ 8 – 10 ]。患者特异性 iPSC 在制定有针对性的治疗策略和药物开发方面特别有价值。此外，来自正常细胞和患病细胞的 iPSC 可以分化为神经元、肝细胞、心肌细胞等，以评估毒性和副作用，这是治疗分子开发的关键因素 [11]。在再生医学中，iPSC 用于修复或再生受损或退化的组织。这是通过在实验室中从 iPSC 创建器官组织并将其移植到受伤区域来实现的。这种疗法有望用于治疗造血系统疾病、肌肉骨骼损伤、脊髓损伤和肝损伤等疾病 [ 12 – 14 ]。已经开发出各种用于创建 iPSC 的技术，例如使用逆转录病毒或慢病毒进行基因转导和化学诱导。然而，生成 iPSC 的过程通常很慢且效率不高，啮齿动物细胞需要大约 1-2 周，人类细胞需要 3-4 周，成功率通常较低。此外，通过检查菌落形态来评估 iPSC 的质量容易出现人为错误，这是一个重大挑战，在进行进一步的实验或治疗用途之前必须解决这一问题。尽管在提高 iPSC 培养的效率和速度方面取得了进展，但该过程仍然耗费资源，因此需要开发自动化系统以最大限度地减少错误并增强 iPSC 分析。最近，人工智能 (AI) 技术，包括机器学习 (ML) 和深度学习 (DL)，已被用于增强再生疗法。这些 AI 驱动方法的实施可以改进
Cas9 切口酶介导的多个疾病位点上的 CAG/CTG 重复序列收缩
图 1. Cas9D10A 切口酶诱导 HD 和 DM1 iPSC 衍生细胞收缩。A) 顶部：用 S100β 和 DAPI 染色的 HD iPSC 衍生星形胶质细胞的代表性共聚焦图像。底部：实验时间线。B) 代表性小池 PCR 印迹显示 HD iPSC 衍生星形胶质细胞的收缩，这些星形胶质细胞仅用 Cas9D10A 转导，或者用 Cas9D10A 切口酶和 sgCTG 转导 6 周。C) 对 HD iPSC 衍生星形胶质细胞的小池 PCR 印迹进行量化。D) 顶部：用 β-Tubulin III 和 DAPI 染色的 HD iPSC 衍生皮质神经元的代表性共聚焦图像。底部：实验时间线。 E) 代表性小池 PCR 印迹显示 HD iPSC 衍生的皮质神经元收缩，这些神经元仅用 Cas9D10A 转导或用 Cas9D10A 和 sgCTG 转导 6 周。F) 对 HD iPSC 衍生的皮质神经元的小池 PCR 印迹进行量化。G) 顶部：用 β-Tubulin III 和 DAPI 染色的 DM1 iPSC 衍生的皮质神经元的代表性共聚焦图像。底部：实验时间线。H) 代表性小池 PCR 印迹显示 HD iPSC 衍生的皮质神经元收缩
诱导性多能干细胞技术
自十年前诱导性多能干细胞 (iPSC) 技术问世以来，干细胞生物学和再生医学取得了巨大进步。人类 iPSC 已广泛用于疾病建模、药物发现和细胞疗法开发。新的病理机制已被阐明，源自 iPSC 筛选的新药正在研发中，并且已启动使用人类 iPSC 衍生产品的首个临床试验。特别是，人类 iPSC 技术与基因编辑和三维类器官的最新发展相结合，使基于 iPSC 的平台在其应用的每个领域（包括精准医疗）中都更加强大。在本概述中，我们将讨论与药物发现和再生医学特别相关的 iPSC 技术应用的进展，并考虑到该领域仍存在的挑战和新兴机遇。
研究文章，促进诱导多能干细胞依赖性细胞替代疗法Alan B. Moy 1,2，*，Anant Kamath 1，S
1个蜂窝工程技术，Inc。IN.Coralville，IA，52241 2 John Paul II医学研究所，Coralville，IA 52241 *通讯作者：moya@celleng-tech.com摘要诱导的多能干细胞（IPSC）代表了一些令人兴奋的令人兴奋的再生型细胞疗法，例如较高的细胞疗法，例如较软性的状态，或心肺疾病，癌症，神经退行性疾病和代谢性疾病。IPSC治疗剂的领域目前存在于开发的早期阶段。有几个重要的利益相关者在内，包括学术界，行业，监管机构，金融机构和致力于推进该领域的患者。然而，与更具成熟的治疗方式（如小分子）不同，IPSC疗法在安全性，效能，遗传稳定性，免疫原性，肿瘤性，细胞可重复性，可伸缩性和植入率方面构成了重大独特的挑战。本评论文章的目的是强调在IPSC技术完全实现为细胞替代疗法之前需要解决的独特技术挑战。此外，该手稿还提供了一些潜在的解决方案，并确定了应考虑的重点领域，以使IPSC领域实现其诺言。本文的范围涵盖了以下领域：（1）不同IPSC重编程方法对免疫原性和肿瘤性的影响； （2）遗传不稳定性对细胞再现性和分化的影响； （3）生长因子和翻译后修饰在分化和细胞可伸缩性上的作用； （4）基因编辑在改善IPSC分化中的潜在用途； （5）自体和同种异体细胞疗法之间的优点和缺点； （6）开发可行且可再现的细胞产品的监管考虑； （7）局部组织炎症对细胞植入和细胞活力的影响。
自体诱导多能干细胞基于基于干细胞的细胞疗法：承诺，进度和挑战
人类诱导的多能干细胞（IPSC）的承诺在于它们作为自体或患者特异性干细胞疗法的起始材料的工作。自从2007年从人体组织中产生IPSC的第一篇出版物以来，I/IIA期临床试验测试了自体IPSC衍生的细胞疗法，在美国启动了一种自体的细胞疗法，并且其他几种基于Au的IPSC疗法已经在各个阶段进行了促进。自体IPSC衍生细胞的三个单患者内移植物已在全球范围内进行。尽管没有接受免疫抑制，但没有患者遭受严重的不良事件。这些有希望的结果支持了自体方法的拟议优势：一种可以在没有免疫排斥的风险的情况下植入的细胞疗法生产，从而消除了对免疫抑制和相关副作用的需求。尽管有这一优势，但由于为每个患者缩放生产的成本和复杂性，目前与基于IPSC的细胞疗法相比，开发的基于自体IPSC的细胞疗法。在这篇综述中，我们重点介绍了基于IPSC的自体细胞疗法的临床翻译的最新进展。我们还强调了技术的进步，这些进步将降低基于IPSC的细胞疗法的成本和复杂性，从而使基于IPSC的自体疗法成为患者的更常见的治疗方式。©2021作者。