理解致癌性iPS重编程并用iPS细胞筛选抗癌药

刘实

•学术争鸣•

理解致癌性iPS重编程并用iPS细胞筛选抗癌药

刘实

编者按 刘实博士关于iPS可能致癌性的探讨，以及关于用iPS细胞进行抗癌药物筛选的提议，也许能够给研究iPS细胞的学者一些启示。当然，无论是肯定还是否定刘实博士的观点，都需要有更多的实验来支持，而且也许在短时间内不能得到一个结论。正如胚胎干细胞一样，对其诱导生成的神经干细胞是否在移植到患者身上后具有足够的安全性，一直是Geron公司和FDA之间多年争议的焦点。秉承“百花齐放、百家争鸣”的原则，本刊愿意为干细胞领域的学者提供一个交流、沟通、争鸣的平台，目的是为了更好地促进干细胞事业的发展，从而为人类提供更多的健康服务。

在过去七年里诱导多能干细胞（iPS细胞）被寄予很大的希望[1]。这主要是因为iPS细胞曾被描述为与胚胎干细胞“不可区别”而可作为胚胎干细胞的“道德”替代物[2-3]，更有一些报告甚至声称产生“不致癌”的iPS细胞[4]。

从一开始笔者就指出iPS细胞是错误编程的干细胞，或者更明确而言，是与自然产生癌细胞相比的人造癌细胞[5-6]。笔者观点的形成首先是基于查阅文献而揭示一些重编程因子与癌症的关联，另外更发现一些证据表明所谓的“不致癌”iPS细胞有致癌危险。例如，笔者对山中伸弥发表在《科学》杂志的“不致癌”iPS细胞论文的[4]直接批评[7]导致他发表改错[8]并“感谢”指出的一些错误。此后不久，山中伸弥研究组发表了论文描述其曾被认为“安全”的iPS细胞具有“安全性的变异”[9]。

不幸的是，即使有对可靠批评的证实，而且还有2008年发表在《干细胞与发育》经过同行评审的世界首篇关于iPS细胞的综述[10]，但至今仍有很多iPS研究者不明白为何iPS细胞有癌性。有研究者试图用蛋白[11]或RNA[12]来产生iPS细胞，尽管这些分子是一些致癌性重编程因子的下游产物因而用它们并不能去取iPS重编程内在的致癌性[13-14]。更滑稽的是，一些研究还通过消除肿瘤抑制因子来提高iPS重编程的“效率”[15]。

笔者试图在主流杂志上发表一篇阐述iPS重编程产生癌细胞可能机制的论文，但没有杂志愿意发表这一独特观点。不过这篇论文还是发表在《逻辑生物学》[16]并上了一把“锁”以保护其知识产权。与此同时，相关专利申请也在反复写作和修改，以便收集更多的证据来支持iPS细胞是癌细胞的判定和建立一个用iPS细胞筛选抗癌药的基础[17]。

对专利待批的用iPS细胞筛选抗癌药的发明进行详细的介绍将超过本信的篇幅限制。但是，指明iPS重编程的重大危险在于它通过引起代谢突变而把正常代谢变为新生物代谢产生癌细胞[17]这点很重要。这种致癌性代谢可通过各种表观遗传途径实现。因此，只是避免基因组的重组[18-20]是不可能产生期望中的“安全”iPS细胞[21]。

对于iPS细胞真实特性透彻理解（见http://im1. biz/iPS.htm的不完全列表）的忽视导致了一个巨大错误：相信iPS重编程是一个可以逆转发育时钟的技术而可将已分化成熟细胞转变为多能的胚胎细胞[22]。因此，认识iPS细胞与胚胎干细胞不同[23]和与自然癌细胞相似[24]是很重要的。

如果正确理解iPS细胞的发现过程，或许会更易理解将癌性iPS细胞描述为“不致癌”还“道德的”胚胎干细胞替代物的欺骗。听山中伸弥的诺贝尔讲座[25]，笔者惊诧山中伸弥为何没意识到他的技术员报告的雄鼠“怀孕”（长肿瘤）实际上是降低胆固醇的药具有致癌转化作用。他不合逻辑的理解不仅使他能在“顶尖”杂志快速发表大量不实发现，而且还得了一个错误的诺贝尔奖[26]。

然而，把那些高影响的论文放在一边，还原到实践的专利或专利申请可能会显示更多真相而不是忽悠。从这点出发，有趣的是山中伸弥虽然已得到产生iPS细胞原始方法的美国专利[27]，却还提出了另外两个选择安全iPS细胞的专利申请[28-29]。这表明，作为iPS细胞之父，山中伸弥对用他的原始iPS重编程产生安全iPS细胞已失去信心。我怀疑[30]他的新方法是否真能选出“安全”的iPS细胞。

另一方面，快速产生的种类繁多iPS细胞或许为研究癌症生物学一些重要方面提供了黄金机会并可能导致发现有效除根的抗癌药。因为iPS重编程不只是与一些癌变转化有“重叠”或“并行”[31-33]，实际上对赘生物的最基本过程——诱导致癌性代谢[16-17]作了贡献。而这些由iPS重编程导致的致癌性代谢突变很可能是赘生物细胞特有的。因此，能有效抑制或杀死iPS细胞的药可能是广谱但又很少甚至没有副作用的抗癌药。

所以，让我们一起努力将iPS细胞用到最好的用途，解密迷惑的癌症生物学和发现有效的抗癌药。

1 Takahashi K, Yamanaka S. Induction of pluripotent stem cells from mouse embryonic and adult fibroblast cultures by de fi ned factors[J]. Cell, 2006, 126(4):663-676.

2 Wernig M, Meissner A, Foreman R, et al. In vitro reprogramming of fi broblasts into a pluripotent ES-cell-like state[J]. Nature, 2007, 448(7151):318-324.

3 Okita K, Ichisaka T, Yamanaka S. Generation of germlinecompetent induced pluripotent stem cells[J]. Nature, 2007, 448(7151):313-317.

4 Aoi T, Yae K, Nakagawa M, et al. Generation of pluripotent stem cells from adult mouse liver and stomach cells[J]. Science, 2008, 321(5889):699-702.

5 Liu SV. IPS cells are man-made cancer cells[J]. Logical Biology, 2008, 8(1):16-18.

6 Liu SV. Further evidence that iPS cells are man-made cancer cells[J]. Logical Biology, 2008, 8(1):66-68.

7 Liu SV. The Final Blow-up of the Induction and Reprogramming Claim for iPS CellsJ]. Logical Biology, 2008,8(1): 57-61.

8 Aoi T, Yae K, Nakagawa M, et al. Erratum:Generation of pluripotent stem cells from adult mouse liver and stomach cells[J]. Science, 2008, 321(5889):641.

9 Miura K, Okada Y, Aoi T, et al. Variation in the safety of induced pluripotent stem cell lines[J]. Nat Biotechnol, 2009, 27(8):743-745.

10 Liu SV. iPS cells:a more critical review[J]. Stem Cells Dev, 2008, 17(3):391-397.

11 Zhou H, Wu S, Joo JY, et al. Generation of induced pluripotent stem cells using recombinant proteins[J]. Cell Stem Cell, 2009, 4(5):381-384.

12 Warren L, Ni Y, Wang J, et al. Feeder-free derivation of human induced pluripotent stem cells with messenger RNA[J]. Sci Rep, 2012, 2:657.

13 Zhang WK, Zhang JJ, Liu SV. Are generation 2 iPS cells really safe[J]? Logical Biology, 2009, 9(1):12-13.

14 Liu SV. Some concerns about protein-induced pluripotent stem cells (piPSCs)[J]. Logical Biology, 2009, 9(1):16-18. 15 Hong H, Takahashi K, Ichisaka T, et al. Suppression of induced pluripotent stem cell generation by the p53-p21 pathway[J]. Nature, 2009, 460(7259):1132-1135.

16 Zhang WK. Cancer Cell Formation by iPS Techniques: Mechanisms and Testing ApproachesJ].Logical Biology, 2009, 9(1):22-41.

17 Liu SV. Using cells reprogrammed with oncogenic factors for screening anti-neoplastic agents:US, 20120196311[P]. 2012-08-02.

18 Okita K, Nakagawa M, Hyenjong H, et al. Generation of mouse induced pluripotent stem cells without viral vectors[J]. Science, 2008, 322(5903):949-953.

19 Macarthur CC, Fontes A, Ravinder N, et al. Generation of human-induced pluripotent stem cells by a nonintegrating RNA Sendai virus vector in feeder-free or xeno-free conditions[J]. Stem Cells Int, 2012, 2012:564612.

20 Yu J, Hu K, Smuga-Otto K, et al. Human induced pluripotent stem cells free of vector and transgene sequences[J]. Science, 2009, 324(5928):797-801.

21 Liu SV. Cancer risk may still present in episomally transfomed iPSCs[J]. Logical Biology, 2009, 9(1):14-15.

22 Nobel Foundation The Nobel Prize in Physiology or Medicine 2012N/OL http://www.nobelprize.org/ nobel_prizes/medicine/laureates/2012/, 2012.

23 Liu SV. IPS cells versus ES cells[J]. Logical Biology, 2008, 8(2):47-48.

24 Liu SV. Distinguishing cancerous iPSCs from ESCs[J]. Top Watch, 2009, 4(1):20-23.

25 Yamanaka S. Nobel Leture:A winding road to pluripotencyN/OL]. http://www.nobelprize.org/ nobel_prizes/medicine/laureates/2012/yamanaka-lecture. html, 2012.

26 Liu SV. No Nobel Prize for Yamanaka's unproven claims[J]. Top Watch, 2012, 5(1):10-13.

27 Okita K, Takahashi K, Yamanaka S. Somatic cell reprogramming by retroviral vectors encoding Oct3/4. Klf4, c-Myc and Sox2:US, 8129187[P]. 2012-03-06.

28 Yamanaka S, Takayuk T. Selection method of induced pluripotent stem cells:JP, 201102790[P]. 12011-10-03.

29 Yamanaka S, Ohnuki M. Method of selecting safe pluripotent stem cells:JP, 20120171717[P]. 2012-07-05.

30 Liu SV. Understanding iPSCs by dissecting Yamanaka's patent disclosures[J]. Logical Biology, 2012, 12(2):69-73.

31 Suvà ML, Riggi N, Bernstein BE. Epigenetic reprogramming in cancer[J]. Science, 2013, 339(6127): 1567-1570.

32 Zhang J, Nuebel E, Daley GQ, et al. Metabolic Regulation in Pluripotent Stem Cells during Reprogramming and Self-Renewal[J]. Cell Stem Cell, 2012, 11(5):589-595.

33 Riggs JW, Barrilleaux BL, Varlakhanova N, et al. Induced pluripotency and oncogenic transformation are related processesJ]. Stem Cells Dev, 2013, 22(1):37-50.

2013-04-19)

(本文编辑：李少婷)

10.3877/cma.j.issn.2095-1221.2013.02.011

美国北卡峰顶市雄鹰分子医学研究所

刘实，Email：SVL8EPA@gmail.com

刘实. 理解致癌性iPS重编程并用iPS细胞筛选抗癌药[J/CD].中华细胞与干细胞杂志:电子版, 2013, 3(2): 106-107.