诱导多能干细胞（inducedpluripotent stem cells, iPS cells）是通过采用导入外源基因的方法使体细胞分化而来的多能干细胞。2006年，日本京都大学教授山中伸弥（Shinya Yamanaka）率先在著名国际期刊《细胞》上报道了iPS细胞的研究。 

2006年，山中伸弥教授和学生高桥一俊利用逆转录病毒将4种关键基因（Oct-3/4 、Sox2 、c-Myc和KIf4）转入鼠成纤维细胞，从而使其成为人为诱导的多能干细胞，即诱导多能干细胞（iPS细胞）。这种细胞在形态、基因和蛋白表达、表观遗传修饰状态、细胞倍增能力、类胚体和畸形瘤生成能力、分化能力等方面都与胚胎干细胞相似。2007年，山中伸弥用人类细胞重复了这一实验。

2012年10月8日，瑞典卡洛琳斯卡医学院宣布，将2012年的诺贝尔医学生理学奖授予日本京都大学教授山中伸弥和英国发育生物学家、剑桥大学博士约翰·戈登（John B. Gurdon），以表彰他们将成熟细胞重编程，转化为可以分化为多种细胞类型的iPS细胞的突破性研究。

2007年11月，由中国科学家俞君英领衔的Thompson实验室，利用iPS技术同样可以诱导人皮肤纤维母细胞成为几乎与胚胎干细胞完全一样的多能干细胞。所不同的是山中伸弥实验室采用了逆转录病毒引入Oct3/4、Sox2、c-Myc和Klf4四种因子组合，而Thompson实验室采用了慢病毒载体引入Oct4、Sox2加Nanog和LIN28这种因子组合。基于这些研究成果，权威学术期刊《科学》将之列为2007年十大科技突破中的第二位。

2008年，哈佛大学GeorgeDaley实验室利用诱导细胞重新编程技术，把采自10种不同遗传病患者病人的皮肤细胞转变为iPS细胞，这些细胞将会在建立疾病模型、药物筛选等方面发挥重要作用。美国科学家还发现，iPS细胞可在适当诱导条件下定向分化，如分化为血细胞，再用于治疗疾病。

2009年，中国科学院动物研究所周琪研究员和上海交通大学医学院曾凡一研究员领导的研究团队，首次利用iPS细胞通过四倍体囊胚注射技术，获得存活并具有繁殖能力的小鼠，在世界上首次证明了完全重编程的iPS细胞具有与胚胎干细胞同等的发育能力。这一研究成果表明iPS细胞或许同胚胎干细胞一样可以作为治疗各种疾病的潜在来源。

2014年，一名右眼患有黄斑变性的70岁女性患者，接受了从iPS细胞分化的视网膜细胞的移植，这些iPS细胞来自于她自身的细胞。虽然她的视力没有因为这一治疗得到显著改善，但是“iPS细胞分化细胞的安全性得到了确认”，京都大学的Jun Takahashi（高桥淳）博士写道。他也是帮助将iPS细胞分化为多巴胺能前体细胞的干细胞生物学家，这些细胞被用于植入到帕金森病患者大脑中。他的太太，日本理化研究所发育生物学中心的Masayo Takahashi（高桥政代）博士，制造出用于这项临床试验的视网膜细胞。这是世界首例利用iPS细胞完成的移植手术。

2017年，5名患者接受了iPS细胞分化的视网膜细胞移植，治疗同样的眼科疾病黄斑变性。据《日本时报》（Japan Times）报道，其中的一名患者对细胞移植物产生了“严重的”但并不危及生命的反应，迫使医生摘除了细胞移植物。

2018年10月，在一项外科手术中，日本京都大学的神经外科医生将240万个细胞移植到一名帕金森病患者的大脑中。这些细胞是由匿名捐献者的外周血细胞重新编程成为iPS细胞，然后再分化生成的多巴胺能前体细胞。研究人员希望它们能够提高多巴胺水平，缓解患者的症状。这项手术是临床医生们检测iPS细胞是否能够治疗疾病的最新尝试。

2019年，心脏外科医生们计划将由iPS细胞分化形成的心肌细胞组织移植到3名心脏病患者的心脏中，Takahashi博士计划在2022年之前再治疗6位帕金森病患者。这些研究都处于临床试验的最早期。“现在对我们的临床试验做出任何判断都为时过早。”Takahashi博士说。

澳大利亚的生物技术公司CynataTherapeutics最近完成了一项I期临床研究，利用iPS细胞分化生成的间充质干细胞来治疗移植物抗宿主病（GVHD）。在这项临床试验中，将这些间充质干细胞通过静脉注射到15名GVHD患者体内，这些患者对类固醇疗法没有响应，预后情况非常糟糕。

该公司产品开发副总裁KilianKelly博士说，虽然评估疗效还为时过早，但是他观察到积极的迹象：其中的14人发生明显的病情改善。这是一个好兆头。免疫排斥对间充质干细胞来说不是一个问题，因为它们不表达触发免疫排斥的特异性抗原。“这意味着我们可以使用从单一iPS细胞库中获取的细胞来治疗几乎所有人。”Kelly博士说。

大家或许已经注意到，近年来，应用iPS细胞来做临床试验的报道越来越多。这或许与iPS技术的优势不无关系。与经典的胚胎干细胞技术和体细胞核移植技术不同，iPS技术不使用胚胎细胞或卵细胞，因此没有伦理学的问题。另外，利用患者自己的体细胞制备的iPS细胞，还具有不会发生免疫排斥问题的优势。

当大家都对iPS细胞趋之若鹜的时候，有的科学家冷静地发出警告，他们指出，iPS细胞治疗人类疾病仍然需要克服许多关键障碍。比如，添加4个“重新编程”基因或取代疾病细胞中有缺陷基因的方法都可能存在致瘤性。移植iPS细胞分化的组织之所以存在致瘤性，是因为它们起源自一种高度增殖的细胞类型。这些科学家建议，在iPS细胞用于治疗人类疾病之前，研究人员需要发展出安全的方法来解决这些安全问题。

同济大学医学院教授左为接受科技日报记者采访时指出：“当我们想要iPS细胞变成一个神经细胞，它却变成了牙齿和头发的细胞，这会非常糟糕。更可怕的是，如果控制得不好，iPS细胞可能会变成一个肿瘤细胞。也就是说，iPS细胞的诱导率需要做到100%准确。如果能做到这一点，它将是十分美好的，但现实是掌控这一点相当困难。”

为了避免这种情况，Takahashi博士和他的同事们对iPS细胞分化的细胞进行过滤以便移除最容易过度生长的未分化细胞，并通过将样品移植小鼠中来测试这些细胞的致瘤性。

然而，“我们无法完全消除肿瘤生成的可能性。”日本庆应义塾大学的妇科教授Tetsuo Maruyama博士说。因此，他认为这些手术应该聚焦于非必需器官，例如眼睛或者子宫。他最近成功地从iPS细胞中分化出健康的子宫细胞，计划用这些细胞来研究子宫内膜异位的机理，并且生成人类子宫内膜在临床使用。

对iPS细胞发出警告的科学家经常提出的另一个问题是，如果iPS细胞来源于非患者本人的细胞，那么患者需要服用免疫抑制药物。比如，参加Takahashi博士开展的临床试验的那名帕金森病患者将在一年的时间内服用免疫抑制药物，这可能让患者无法抵抗感染和癌症。但是，尽管存在这些风险，许多研究人员仍然选择使用异体干细胞——来自捐赠者的干细胞，最重要的原因在于当为了商业化扩大这样的疗法时，它可以节省时间、成本和劳动力。Takahashi在电子邮件中写道：“当你考虑产业化时，这是比较重要的。”

日本科学家利用重编程小鼠干细胞生成了皮肤和骨髓，并将它们移植到基因相同的小鼠体内，结果发现这并不会引发强烈的免疫反应。对免疫反应的恐惧可能被高估了。应该可以让那些指望利用iPS细胞来治疗疾病的研究人员消除疑虑。

2011年，发表在权威国际期刊《自然》上的一项研究发现：iPS细胞可能会遭受免疫系统排斥，即便是将细胞注入供体自身体内时。免疫反应有可能会破坏移植物，导致治疗无效。这使得科学界对于iPS细胞实验性治疗的前景产生了质疑。

两项相互矛盾的研究之间存在的技术差异，使得人们很难估计iPS细胞是否真的可以避免免疫攻击。但未参与两项研究的美国加州大学戴维斯分校的细胞生物学家Paul Knoepfler认为，新研究结果是“非常令人鼓舞的。它们强有力地表明，未来将人类iPS细胞回输给同一患者，或许不会引发临床显著的免疫反应。”

除了安全隐忧，iPS细胞进入临床研究前要接受充分的伦理审查，各国的审查标准存在差异。不过，通常需要确保三个大的方面，一是细胞的生产工艺、质量符合规范；二是临床前的数据安全有效；三是拿出可靠的临床研究方案，比如精细设计的对照组和剂量标准。

我们期待着，在iPS细胞正式应用于临床前，科学家们能解决以上所述的这些隐忧，让iPS细胞安全有效地造福于人类，患者幸甚，人类幸甚！