國內(nèi)外iPS細(xì)胞相關(guān)研究文獻(xiàn)分析

汪楠，王沖，田玲

·調(diào)查與研究·

國內(nèi)外iPS細(xì)胞相關(guān)研究文獻(xiàn)分析

汪楠，王沖，田玲

胚胎干細(xì)胞因其分化的全能性被認(rèn)為是攻克疑難雜癥的“救星”，但因其技術(shù)尚未成熟，仍存在倫理方面的爭論，尋找新的、能夠規(guī)避倫理問題的多能干細(xì)胞源成為近年來干細(xì)胞研究的熱門。2006 年，日本京都大學(xué) Takahashi 和Yamanaka[1]在Cell上發(fā)表文章，首次報道了誘導(dǎo)多能干細(xì)胞（induced pluripotent stem cells，iPS cells）的研究，掀開了 iPS 細(xì)胞研究的序幕。與 iPS 細(xì)胞相關(guān)的研究分別被《自然》和《科學(xué)》雜志評為 2007 年第一和第二大科學(xué)進(jìn)展。短短幾年間，iPS 細(xì)胞相關(guān)研究迅速升溫，新成果不斷涌現(xiàn)。本文擬通過檢索國內(nèi)外期刊文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫、專利文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫，對近年來國內(nèi)外 iPS 細(xì)胞相關(guān)研究文獻(xiàn)情況進(jìn)行分析，為研究人員了解研究現(xiàn)狀，把握相關(guān)研究熱點(diǎn)提供參考。

1 期刊論文

1.1 國際期刊論文

國際期刊論文檢索選擇了美國國立醫(yī)學(xué)圖書館下屬國家生物信息中心開發(fā)的 PubMed 數(shù)據(jù)庫。PubMed 數(shù)據(jù)庫收錄了 70 多個國家和地區(qū)的近 2 萬種期刊，收錄年代始于 1948 年，數(shù)據(jù)庫更新及時，是公認(rèn)的最具權(quán)威的生物醫(yī)學(xué)文獻(xiàn)檢索系統(tǒng)。設(shè)定檢索策略為“Induced pluripotent stem cells”或“iPS cells”（檢索時間 2011 年 10 月 11 日），檢出記錄 1824 條，時間分布從 2006 年 8 月到 2011 年10 月。用 GoPubMed 分析工具進(jìn)行分析。

首先提出 iPS 細(xì)胞概念的文章是 2006 年發(fā)表于Cell的“Induction of pluripotent stem cells from mouse embryonic and adult fibroblast cultures by defined factors”，Yamanaka教授領(lǐng)導(dǎo)的研究小組通過用逆轉(zhuǎn)錄病毒向小鼠皮膚的成纖維細(xì)胞中轉(zhuǎn)入 4 個關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子 Oct3/4、Sox-2、Klf-4、C-myc，使成纖維細(xì)胞發(fā)生再編程，所產(chǎn)生的細(xì)胞具有類似胚胎干細(xì)胞樣的高度自我更新能力和分化潛能[1]。2007 年，又有日本和美國的多家研究機(jī)構(gòu)成功誘導(dǎo)出了具有多向分化潛能的 iPS 細(xì)胞，美國和日本的刊物分別發(fā)表了相關(guān)研究論文 4 篇[2-5]和 5 篇[6-10]。經(jīng)過 2006 年與 2007 年的探索階段后，2008 年，德國、英國、中國等多個國家的研究陸續(xù)發(fā)表，論文數(shù)量顯著增加。2010 年論文數(shù)量已接近700 篇，2011 年不到 10 個月的論文收錄量已經(jīng)超過了2010 年發(fā)表論文數(shù)的總和（圖1）。

iPS 細(xì)胞相關(guān)文獻(xiàn)的主題反映了近年研究的幾大特點(diǎn)：① iPS 細(xì)胞的誘生方法研究仍是現(xiàn)階段主要研究工作，涉及的主題包括基因、基因表達(dá)、轉(zhuǎn)錄因子等；②多數(shù)研究仍在實驗室研究階段，如有超過 600 篇文獻(xiàn)研究涉及試驗鼠；③疾病相關(guān) iPS 細(xì)胞研究增多反映了臨床應(yīng)用的迫切需求，但試驗研究中出現(xiàn)的種種問題又在一定程度上阻礙了iPS 細(xì)胞在臨床的應(yīng)用。

圖1 iPS 細(xì)胞相關(guān)研究期刊論文年代分布情況（截至2011 年 10 月 11 日）

圖2 iPS 細(xì)胞相關(guān)研究期刊論文國家分布情況（截至2011 年 10 月 11 日）

從國別來看：日本和美國 iPS 細(xì)胞相關(guān)研究方面實力最強(qiáng)，我國也已躋身世界前列；論文發(fā)表數(shù)量超過 50 篇的國家有 6 個，分別是美國、日本、中國、德國、英國和西班牙，這 6 個國家發(fā)表的相關(guān)文章數(shù)量超過總數(shù)的 70％，其中美國和日本的發(fā)文數(shù)量之和過半（圖2）。從地區(qū)來看：美國生命科學(xué)的綜合實力強(qiáng)，波士頓、洛杉磯等名校云集的地區(qū) iPS 細(xì)胞相關(guān)論文的數(shù)量排在前兩位；日本在 iPS 細(xì)胞研究方面不但開創(chuàng)了先河，還一直保持著領(lǐng)先的地位，京都、東京等地區(qū)是論文高產(chǎn)區(qū)，京都大學(xué)、東京大學(xué)等學(xué)府與科研機(jī)構(gòu)實力強(qiáng)；我國的北京、上海、廣州等地的大學(xué)與科研院所的發(fā)文量也較多，分別有 36 篇、29 篇、24 篇，其中發(fā)表在Nature和Cell-Stem Cell上關(guān)于誘生出 iPS小鼠的成果曾入選美國《時代周刊》評選的“2009年全球十大生物醫(yī)學(xué)進(jìn)展”[11-12]。

發(fā)表 iPS 細(xì)胞研究相關(guān)論文最多的雜志是Stem Cells雜志，排在第 2 ～ 5 位的期刊分別是Plos one、Cell-Stem Cell、Nature和PNAS（表 1）。

從作者的角度來看，美國和日本的研究者發(fā)表相關(guān)論文最多。包括 iPS 細(xì)胞鼻祖——日本京都大學(xué)的 Shinya Yamanaka 教授，之后是被國際干細(xì)胞學(xué)會評為“2009 年度杰出年輕科學(xué)家”的哈佛大學(xué) Konrad Hochedlinger 教授、長期從事于干細(xì)胞核的替代重組和干細(xì)胞的表觀遺傳修飾工作的麻省理工學(xué)院 Rudolf Jaenisch 教授、曾任國際干細(xì)胞學(xué)會主席的哈佛醫(yī)學(xué)院 George Daely 教授等。從作者間的合作關(guān)系來看，目前以國內(nèi)研究者合作研究為主，跨區(qū)域的大型國際合作研究尚待開展（圖3）。

我國 iPS 相關(guān)研究成果主要發(fā)表在國際期刊上，論文數(shù)量逐年上漲趨勢明顯（圖4）。從發(fā)表文章的作者情況可以看出，作者之間的合作研究不多；發(fā)表文章最多的研究者數(shù)量不超過 2 篇，多數(shù)為 1 篇。

表1 國際期刊發(fā)表 iPS 細(xì)胞相關(guān)論文數(shù)量排名情況（截至 2011 年 10 月 11 日）

1.2 國內(nèi)期刊論文

國內(nèi)期刊論文檢索選擇了中國生物醫(yī)學(xué)文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫（SinoMed）。SinoMed 數(shù)據(jù)庫收錄了 1978 年以來 1800余種中國生物醫(yī)學(xué)期刊以及匯編、會議論文的文獻(xiàn)題錄 540余萬篇，年增文獻(xiàn) 40 余萬篇，是國內(nèi)醫(yī)學(xué)科研工作者常用的國內(nèi)文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫之一。設(shè)定檢索策略為：中文標(biāo)題或關(guān)鍵詞為“iPS 細(xì)胞”或“誘導(dǎo)多能干細(xì)胞”（檢索時間 2011 年10 月 28 日），檢出記錄 98 條，時間分布從 2008 年到2011 年，其中 2008 年 3 篇，2009 年和 2010 年分別為36 篇和 39 篇。

從論文數(shù)量上升可以反映出國內(nèi)期刊對 iPS 細(xì)胞相關(guān)研究的關(guān)注度上升，但國內(nèi)期刊發(fā)表的基礎(chǔ)性研究成果并不多。通過手工篩選，2009 年 1 篇[13]、2010 年 6 篇[14-19]和 2011年 4 篇論文是基礎(chǔ)性研究成果的發(fā)布[20-23]，其余均為綜述性文章或研究進(jìn)展報道。

2 專利文獻(xiàn)

2.1 國內(nèi)外專利

國內(nèi)外專利文獻(xiàn)檢索選擇 Derwent 專利數(shù)據(jù)庫。Derwent Innovations Index（德溫特國際專利數(shù)據(jù)庫）是美國Thomson Scientific 公司開發(fā)的專利數(shù)據(jù)庫，目前收錄了自1963 年以來來自世界 42 個專利機(jī)構(gòu)授權(quán)的 1460 多萬項基本發(fā)明，3000 多萬條專利，為研究人員提供世界范圍內(nèi)的化學(xué)、電子與電氣以及工程技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)綜合全面的發(fā)明信息，其權(quán)威性為廣大科研人員所認(rèn)可。由于 iPS 細(xì)胞沒有專門的Derwent手工代碼，檢索策略主題設(shè)定為“Induced pluripotent stem cells”或“iPS cells”（檢索時間 2011 年10 月 14 日），檢出記錄 254 篇。采用 TDA 軟件進(jìn)行分析。由于專利文獻(xiàn)的收錄有一定的滯后性，且由于 iPS 相關(guān)專利從 2008 年才開始出現(xiàn)，因此專利數(shù)量的分析在這里僅供參考。

圖3 iPS 細(xì)胞相關(guān)研究者合作關(guān)系圖（截至 2011 年 10 月 11 日）

盡管收錄的專利數(shù)量不全，但從已收錄的專利來看，相關(guān)專利數(shù)量在 2008 年（92 件）和 2009 年（165 件）增幅明顯。從專利在專利權(quán)地區(qū)與國家的分布來看，美國以180 件位居榜首，日本、加拿大、韓國、歐洲、中國位居其后，專利數(shù)量在 10 ～ 30 件之間；從機(jī)構(gòu)來看，除排在第一位的日本京都大學(xué)外，多為美國的大學(xué)與研究機(jī)構(gòu)。根據(jù)現(xiàn)有專利的手工代碼分類來看，主要集中的科學(xué)領(lǐng)域在D05-H08 細(xì)胞組織培養(yǎng)（cell or tissue culture）和 B14-S21細(xì)胞治療（cell therapy）領(lǐng)域，這也正與近年來不斷報道的多種 iPS 細(xì)胞誘生方法及 iPS 細(xì)胞疾病相關(guān)研究成果相吻合。

圖4 我國學(xué)者在國際期刊上發(fā)表 iPS 細(xì)胞相關(guān)研究論文數(shù)量年代分布情況（截至 2011 年 10 月 11 日）

2.2 國內(nèi)專利

通過檢索國家知識產(chǎn)權(quán)局網(wǎng)站數(shù)據(jù)庫檢索在國內(nèi)申請的 iPS 相關(guān)專利文獻(xiàn)，設(shè)定檢索策略為名稱“iPS 細(xì)胞”或“誘導(dǎo)多能干細(xì)胞”（檢索時間 2011 年 10 月 13 日），檢索到 2008 年至 2011 年申請的專利 15 件，其中 2008 年 1 件，2009 年 8 件，2010 年 3 件，2011 年 3 件（由于專利收錄的滯后性，數(shù)量僅供參考）。除日本東京大學(xué)（2 件）、美國細(xì)胞動力國際有限公司（1 件）、新加坡科技研究局（1 件）在我國申請的4件專利外，其余來自中國科學(xué)院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院（5 件）、中國科學(xué)院上海生命科學(xué)研究院（2 件）、中國人民解放軍軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院（2 件）、上海交通大學(xué)（1 件）和浙江大學(xué)（1 件）。通觀15 件專利，多為誘生 iPS 的相關(guān)方法，專利內(nèi)容仍停留在基礎(chǔ)研究階段。

3 小結(jié)

由于 iPS 細(xì)胞技術(shù)使人們從胚胎干細(xì)胞的提取以及治療性克隆等激烈的倫理學(xué)爭論中解脫出來的可能性大大增加，這一研究領(lǐng)域的期刊論文數(shù)量迅猛增加、專利數(shù)量不斷提升，顯示了迅猛的增長勢頭。以美、日、中為首的相關(guān)科學(xué)研究團(tuán)體不斷取得基礎(chǔ)與應(yīng)用型試驗研究的新突破，各種組織和器官細(xì)胞在試驗中得以誘導(dǎo)和分化出來，在治療心血管疾病[24]、鐮刀形紅細(xì)胞貧血[3]、腦神經(jīng)疾病[25]等方面的研究也已取得不同程度的進(jìn)展。從論文和專利發(fā)表的情況來看，我國在 iPS 細(xì)胞相關(guān)研究方面在國際上處于較為領(lǐng)先的地位，尤其是在基礎(chǔ)研究方面取得一定成果，發(fā)表了一些在國際上較有影響力的文章。

在 iPS 細(xì)胞研究如火如荼之時，一些研究已使人們關(guān)注到該領(lǐng)域潛在的障礙。由于 iPS 細(xì)胞的誘導(dǎo)過程和腫瘤發(fā)生的過程相類似，早在 2008 年，劉實博士就對 iPS 細(xì)胞的致瘤性表示了擔(dān)憂[26]，此后的研究中也發(fā)現(xiàn)了同樣的問題；重編程錯誤及基因組不穩(wěn)定性的缺陷可能導(dǎo)致 iPS細(xì)胞的臨床治療潛能受到限制[27-29]；應(yīng)用型研究試驗出現(xiàn)了iPS 細(xì)胞分化的組織自體移植產(chǎn)生免疫排斥反應(yīng)的情況[30]。諸多問題的出現(xiàn)，使得研究者們開始重新審視對 iPS 細(xì)胞最初的樂觀估計，并不斷探尋新的方法。從論文發(fā)表與申請專利的主題來看，iPS 細(xì)胞相關(guān)專利仍然停留在誘導(dǎo)與制備層面，進(jìn)入臨床應(yīng)用任重而道遠(yuǎn)。

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10.3969/cmba.j.issn.1673-713X.2011.06.015

100020 北京，中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院醫(yī)學(xué)信息研究所

汪楠，Email：pumcwn@126.com

2011-10-20