备课素材：iPS细胞培育免疫细胞治疗肿瘤-2023-2024学年高二下学期生物人教版（2019）选择性必修3

iPS细胞培育免疫细胞治疗肿瘤 先看一道试题： 癌症是当前严重危害人类健康的重大疾病。研究人员利用与癌细胞在某些方面具有相似性的诱导多能干细胞(iPS)进行了抗肿瘤的免疫学研究。研究人员进行的系列实验如下：免疫组小鼠：每周注射1次含失去增殖活性的iPS悬液，连续4周；空白组小鼠：每周注射1次不含失去增殖活性的iPS的缓冲液，连续4周。取免疫组和空白组小鼠的血清分别与iPS、DB7(一种癌细胞)和MEF(一种正常体细胞)混合，检测三种细胞与血清中抗体的结合率，结果见下表。下列说法正确的是（      ） A.免疫组数值明显高于空白组数值，说明抗体刺激小鼠产生了iPS B．表中DB7和iPS与免疫组小鼠血清作用后的检测数据无明显差异，说明DB7和iPS的表面有共同的抗原 C．表中MEF实验数据表明该细胞表面没有抗原而无法与血清抗体结合 D．给免疫组和空白组小鼠皮下注射DB7，一周后形成肿瘤。随后空白组小鼠肿瘤体积逐渐增大，免疫组小鼠肿瘤体积逐渐缩小，由此推测：抗iPS抗体介导的体液免疫可以杀死癌细胞 解析：由分析可知：免疫组数值明显高于空白组数值，说明iPS刺激小鼠产生了特异性抗体，A错误；表中DB7和iPS与免疫组小鼠血清作用后的检测数据无明显差异，说明DB7和iPS的表面有共同的抗原，从而使得DB7可与iPS刺激小鼠产生的特异性抗体结合，B正确；表中MEF实验数据与空白组相近，表明该细胞表面没有与iPS表面共同的抗原，即没有相应抗原与血清抗体结合，但并不是细胞表面无抗原，C错误；给免疫组和空白组小鼠皮下注射DB7，一周后形成肿瘤。随后空白组小鼠肿瘤体积逐渐增大，免疫组小鼠肿瘤体积逐渐缩小，由此推测：免疫组血清中有能与肿瘤结合的效应T细胞，这属于细胞免疫，D错误。故答案为B。 试题中出现了多能性干细胞（iPS）进行了抗肿瘤的免疫学研究（实验题），实验结果显示iPS和癌细胞有相似的抗原，产生相应的抗体，而高中教材中杀死癌细胞需要效应细胞T细胞，属于细胞免疫。如何理解属于细胞免疫？可能还要从下列科学家研究的成果来解释，即利用iPS细胞培育为免疫细胞再发挥细胞免疫。 诱导多能性干细胞 ，通常缩写为iPS细胞，是一类由非多能干细胞（如成体体细胞）被诱导后表达特定基因而成的去分化细胞。iPS细胞技术是将已经分化好的体细胞，如皮肤、神经细胞、心肌细胞等，通过重编程的方式，将4个转录因子转进体细胞里，从而使体细胞又重编程回到多能干细胞的状态，也就是未分化状态。 诱导多能干细胞在许多方面类似于天然多能干细胞（胚胎干细胞），诸如干细胞特定基因和蛋白的表达、染色质甲基化模式、倍增期、胚状体形成、畸胎瘤形成、嵌合体自发形成、潜能和多样性，而它们与自然多能干细胞的完全匹配度仍需评估。 日本京都大学山中伸弥研究小组在2006年首次从小鼠细胞产生iPSC细胞，并在2007年成功应用于人体细胞，因此，他被授予沃尔夫医学奖和诺贝尔医学奖（在2012年与约翰•格登一道荣获此殊荣）。这项研究对于干细胞研究的推动意义重大，它让研究人员能够获得在研究领域和潜在医疗应用中具有重要作用的多能干细胞，从而避免了胚胎干细胞的争议使用。由于iPSC可以从患者自身体细胞形成，人们认为iPSC治疗可完全逃避免疫反应，然而Zhao等人对这个假设提出了质疑。 根据已有的方法，成体细胞重编程iPS细胞，可能构成重大风险，从而限制其在人体的使用。例如，如果利用病毒在基因组范围内改造细胞，有可能触发致癌基因的表达。在2008年2月，科学家发现的一种技术能够对诱导多能干细胞去除原癌基因，从而拓宽了iPS细胞在人类疾病中的潜在用途。2009年4月，研究人员证实在不需要遗传改造成体细胞的情况下生成iPS：通过聚精氨酸锚结构，特定蛋白被链接到一些细胞中，重复处理这些细胞能够诱导细胞具有多能性。这类iPSC的缩写名称是piPSCs（蛋白质诱导的多能干细胞）。 iPS细胞具有与多能干细胞非常相似的特征 形态：iPSCs形态类似于胚胎干细胞：圆状、大核仁以及胞浆小。iPSC细胞群和胚胎干细胞群也相似，人体iPSC细胞群呈现长边、扁平和紧密的特征，人类胚胎干细胞群也是如此。此外，小鼠iPSC细胞群和小鼠胚胎干细胞群一样表现出更质密、稍扁平的特征。 生长特性：倍增期和有丝分裂是胚胎干细胞特征，后者必须具有自更新能力。而iPS细胞分裂快和自更新活跃，并具有与胚胎干细胞一样的增殖和分裂速度。 干细胞标记物：iPS细胞表达出胚胎干细胞表面具有的表面抗原标记。人体iPSCs表达出人类胚胎干细胞特有的标记分子，包括SSEA-3、SSEA-4、TRA-1-60、TRA-1-81、TRA-2-49/6E和Nanog。此外，与小鼠胚胎干细胞一样，小鼠iPS细胞表达出SSEA-1，但不表达SSEA-3和SSEA-4。 干细