干细胞是具有自我更新能力和多向分化潜能的一种细胞群体。干细胞可通过细胞分裂维持自身群体的大小,又可在所处的周围微环境的影响下,分化形成多种不同的组织细胞,从而构成机体的组织器官。胚胎干细胞是来源于囊胚内细胞团的干细胞。胚胎干细胞最受关注的应用前景在于为细胞替代治疗,组织器官移植和药物筛选提供细胞来源。其自我更新能力可保证移植物的充足性,而其多向分化潜能可为组织或器官移植治疗提供多种功能细胞。但是胚胎干细胞来源极其有限,并由于其个体特异性易带来移植后的免疫排斥反应,因而在极大程度上限制了胚胎干细胞在组织替代和器官移植中的应用。为了克服这些障碍,人们努力通过各种重编程的手段希望使分化的成体细胞重新回到多能干细胞的状态,目前,重编程主要有三种方法：核移植,细胞融合及诱导多能干细胞技术。诱导多能干细胞技术是指在分化的体细胞中过表达特定的关键转录因子,从而使体细胞重编程,产生多能干细胞的技术。诱导多能干细胞技术产生的多能干细胞被称为诱导型多能干细胞。而病人特异的诱导性多能干细胞的产生为遗传性和退行性疾病的治疗提供了稳定的细胞来源,而诱导多能十细胞技术与传统的基因打靶技术的结合为这些疾病的治疗提供了新的方向。β-地中海贫血是β-珠蛋白链合成减少或缺乏导致血红蛋白四聚体α-链/非α-链之问失去平衡所引起的一种溶血性遗传病。在临床上,β-地中海贫血症可以分成重型、轻型、中间型和HPFH四种类型。重型p-地中海贫血症又称为Cooley氏贫血,通常由β-珠蛋白基因发生点突变或小片段缺失造成。β-地中海贫血症是国内长江以南各省发病率最高危害最大的遗传病之一。本课题致力于建立以干细胞和重编程技术为主导的遗传病治疗模型。以β-地中海贫血症为疾病模型,运用诱导多能干细胞技术建立了β-41/42纯合子贫血症成体病人特异的多能干细胞系,并对该细胞系进行了多能性鉴定。同时,根据该遗传病的基因突变,通过同源重组技术定点修复突变位点,得到了修复正常的多能干细胞系。最后将病人特异的干细胞系和基因修复的干细胞系分别进行体外定向造血分化,并建立了体内移植的小鼠模型。造血结果显示,虽然两种干细胞系在体外造血分化中并无明显差别,但体内实验中SCID小鼠移植模型则显示出不同的表型。移植修复后iPS细胞来源的造血祖细胞的SCID小鼠在放射性照射后,其血红蛋白及红细胞水平能较快恢复到正常值,并产生出正常的人的β-珠蛋白。而病人特异iPS细胞造血祖细胞移植组小鼠其血红蛋白及红细胞水恢复速度很慢,并且不能产生出正常的人的β-珠蛋白。以上的研究对iPS技术以及iPS细胞在应用上提供了可行性的方法,在临床研究中具有很好的提示作用。