目前的药物主要以小分子、抗体、蛋白、多肽、核酸、基因等为主，通过各种方式对功能异常的细胞进行敲敲打打地修复。
不过，细胞总会老化，功能会不可避免地出错或丧失，一直对已有的细胞缝缝补补并不能解决根本问题，并且很多疾病并不存在修补细胞的可能。
细胞替代疗法应运而生......
1?
细胞替代疗法
细胞替代治疗最直接的思路是用健康的功能细胞替代相应的病变细胞，例如用功能正常的肌肉细胞替代病变的肌肉细胞，治疗各种肌营养不良症;用功能正常的多巴胺能神经元替代病变坏死的多巴胺能神经元，治疗帕金森综合症等。
输血就是典型的功能细胞移植替代疗法。通过输血可以将红细胞等功能细胞移植入患者体内，行使其功能，从而达到挽救生命的目的。这一策略的优点是在逻辑上简单直接，“头痛医头，脚痛医脚”，可以极大地简化治疗策略的设计，减少外在治疗干预对全身各非病变组织器官的干扰，降低治疗的副作用。
理论上，如果能对人体病变组织细胞进行完美无损修复或替代，绝大部分疾病都将被治愈。
2?
细胞替代疗法的瓶颈
但是，人体内的很多功能细胞，例如肌肉细胞、神经元细胞、红细胞等血液细胞等都是有丝分裂后细胞(postmitoticcells)，不具有自我增殖能力。对于这些细胞而言，移植的健康细胞一旦死亡，细胞替代疗法的疗效即丧失，需要再次进行细胞移植。例如，输血后获得的红细胞等功能细胞能替代2-4周，无法长期维持患者机体的需求。
如何获得大量的用于移植的具有完整功能的功能细胞一直是细胞生物学研究领域重要的基本的科学难题，也是通过直接移植健康功能细胞进行细胞替代治疗的主要技术瓶颈之一。即使是在非有丝分裂后的功能细胞，在体外的扩增能力也比较弱，且在体外扩增后还保持良好功能的能力更弱。如何实现功能细胞的扩增与功能保持是细胞替代治疗中亟待解决的主要问题之一。
3?
干细胞
干细胞具有自我更新能力，且能够分化为多种功能细胞，是进行细胞移植的重要供体细胞来源。
人体由细胞组成的，人体细胞最初由1个成熟受精卵细胞开始，分裂为2个细胞，继而以2的倍数分裂，直至数十万亿的细胞，发育成人的健康机体。
我们之所以活着，是因为我们不断地更新各种组织和器官，或让它们恢复活力。在体内，皮肤、肠道和血液等细胞逐渐成熟，在一段时间内发挥功能，然后过期，被不断更新的细胞取代，从而更新组织。细胞寿命长短不一，肠粘膜细胞的寿命为3天，肝细胞寿命为天，味蕾细胞的寿命为10天，指甲细胞的寿命为6到10个月，而脑、骨髓、眼睛里的神经细胞的寿命有几十年，同人体寿命几乎相等。血液中的白细胞有的只能活几小时。
在每一个发生这种年轻化过程的组织中，都存在一个产生这些分化细胞的来源，这个来源就叫干细胞，干细胞是进行细胞替代疗法的理想细胞。
干细胞是可分化成其他种类功能细胞（如皮肤细胞、肝脏细胞等）的“万能细胞”，包括从胚胎中获得的胚胎干细胞、从成体组织中获得成体干细胞，以及经过体外诱导的多能干细胞等。神奇的干细胞还可以在保持自身特性的同时不断复制自己，可以提供大量的细胞来源。
胚胎干细胞（ESC）
顾名思义，胚胎干细胞是指从早期胚胎中分离出来的一类细胞，仅存在于胚胎发育早期。这类细胞具有在体外无限增殖、自我更新的能力，能够分化为人体几乎所有的细胞类型。ESC的发现为细胞治疗的广泛应用奠定了基础。理论上，经过适当的诱导，ESC可以分化为细胞替代疗法所需的几乎所有细胞类型，因而能够解决细胞替代疗法中的细胞来源问题。同时，ESC能够在体外无限增殖，提供足量的细胞用于获取功能细胞。
从ESC中，已经成功分化出了神经元细胞、心肌细胞、骨骼肌细胞、肝细胞、胰岛细胞等多种细胞类型。但是，目前ESC向很多细胞类型的分化效率还有待提高，分化细胞的功能也有待进一步完善。这也是目前干细胞研究的一个重要方向。ESC虽然有很强的应用潜能，但是ESC在移植后具有致瘤性。如何降低ESC的致瘤性及提高ESC安全性是干细胞研究中的另一个关键问题。ESC的获取涉及到胚胎操作，会产生一定的伦理争议。
诱导多能干细胞（iPSCs）
日本科学家中山伸弥团队在年首次通过过表达Oct4,Sox2,Klf4,c-Myc四个转录因子将人成纤维细胞诱导为多能干细胞，实现体细胞重编程，获得诱导多能干细胞。随后，科学家们在血细胞、角质细胞、神经细胞、胰岛β细胞、肝细胞和胃上皮细胞等多数体细胞类型中过表达Oct4,Sox2,Klf4,c-Myc四个转录因子都获得了iPSCs。
进一步的研究表明，上述四个转录因子并非诱导体细胞重编程的唯一组合，其他转录因子、小分子也可以诱导iPSCs的产生。通过小分子诱导得到的iPSCs避免了过表达外源基因造成的安全性隐患，为iPSCs在细胞替代治疗中的应用奠定了基础。但是，致瘤性、分化效率低等问题依然存在，需要通过进一步的研究加以解决。
通过不同的转录因子和化学诱导剂的组合，都可以实现重编程。低成瘤性，高诱导效率的重编程组合，成为iPSC公司的核心专利技术。
iPSC体外培养时如果通过构建合适的环境，如添加生长因子、设计生长基质等，模拟体内发育过程，理论上可分化成任何成体细胞与器官类型。基于这些显著的优势，iPSC成为培育类器官重要的细胞来源。
iPSC有这样一些优势，使之成为完美的细胞替代疗法来源：
由于可以直接来自成人的成熟分化细胞（常见皮肤细胞等），相对于ESC更具可预见性，不必担心其分化后成体健康状态问题。
其制备仅需少量供体细胞，保证其遗传多样性。
可以通过诱导分化无限培养，细胞株数量不受限制，可降低成本并保证细胞一致性。
无需从胚胎提取，来源更便捷，同时避开了伦理问题。
自体提供，免疫排斥小。
4?
IPSC的应用和前景
年，在山中教授获得诺贝尔奖之时，第一个基于iPSCs的人类治疗临床试验也在紧张筹备着。年在日本理化研究所发育生物学中心工作的高桥医生的团队从两名老年性*斑病变的病人身上提取了皮肤细胞，将它们转化成了可供治疗使用的视网膜色素上皮细胞（RPE）。年9月，她带领日本理化所的研究人员利用iPSCs培育出了视网膜色素上皮细胞层，并且成功移植到了一名70岁女患者的右眼中，这是世界首例利用iPSC完成的移植手术。手术后，这名患者眼部的*斑病变停止，而且重见了光明。
这无疑是“在平静的水面上激起了滔天大浪”。
年5月16日，日本卫生部为iPSC的临床应用再次打开绿灯，批准将其用iPSC分化获得的心肌细胞治疗心力衰竭的临床试验。
年年初，美国FDA宣布了对未来细胞治疗的发展计划。FDA预测，到年这一领域每年将有10-20款新药获得批准。而各大国际巨头和创新公司也纷纷入局这项必将改变医疗模式的颠覆性技术。
年8月，拜耳公司收购BlueRockTherapeutics拜耳将以6亿美元收购其投资创立的专注利用诱导性多能干细胞（iPSC）平台，研发神经病学、心脏病学和免疫学领域干细胞疗法的BlueRock公司的剩余股份，公司估值10亿美元。
年9月，Vertex收购SemmaTherapeutic旨在基于多能干细胞开发针对1型糖尿病的细胞疗法，收购价格达9.5亿美元。
年4月，FateTherapeutics与强生旗下杨森生物科技公司合作开发基于iPSCs的癌症治疗细胞疗法，合作协议高达31亿美元。
年6月，吉利德与Shoreline达成合作，Shoreline将收到一笔预付款，并将有资格获得总额超23亿美元的开发、商业化里程碑付款和特许权使用费用。
年1月，百时美施贵宝联合Century开发iPSC衍生的同种异体细胞疗法，总交易金额超30亿美元。
就在近期美国福泰制药宣布了一个重磅的消息：一名严重的1型糖尿病患者，接受其名为VX-的疗法后，实现了胰岛细胞功能的“稳健恢复”。“稳健恢复”伴随着严格的科学指标：这名患者每天需要注射的胰岛素减少了91%。这种疗法，简单来说是胰岛β细胞移植。不过，与常规胰岛移植不同，这些胰岛β细胞都是由干细胞分化而来，有望使接受移植的患者不需要终身免疫抑制。
1型糖尿病患者这一顽症，有望通过iPSC疗法得到终生治愈。而目前，针对眼科退行性疾病、神经退行性疾病、癌症、代谢系统疾病、心衰等干细胞临床试验都在如火如荼地进行。越来越多的疾病都有望通过iPSC获得治愈。
设想一个场景，当你因意外导致某个器官或组织损伤，比如皮肤烧伤，骨折或者器官病变等。医院定制一个新的换上去，很快你就能拥有比以前更光滑的皮肤，更坚固的骨骼，更年轻的器官了。而且不会有免疫排斥反应，就像机器人换零件一样。
iPSC技术的出现正在让这一科幻电影中的场景变成现实，指引人类走向长寿之路。
作者：张靖波
港粤资本-投资副总监
中国科学院微生物所遗传学硕士
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