iPSC是一类通过体细胞重编程获得的特殊干细胞。研究人员可从皮肤成纤维细胞、外周血细胞等已分化的体细胞出发，在特定转录因子（如 Oct4、Sox2、Klf4、c-Myc 等）的诱导下，重置其分化状态，使其重新获得类似胚胎干细胞的多能性与自我更新能力。

随着 CRISPR/Cas9 等基因编辑技术的成熟，科学家能够在 iPSC 层面精准引入或修复特定基因突变，再将其分化为目标细胞类型，用于疾病机制研究、药物筛选以及细胞治疗探索。由此，iPSC 基因编辑逐渐成为生命科学与转化医学中的重要研究范式。

通过精准修饰
iPSC 的基因组，实现基因敲除、敲入、点突变、修复等目的，再利用 iPSC“无限增殖 + 多向分化” 的特性，将修饰后的 iPSC
诱导分化为特定功能细胞（如神经元、心肌细胞、胰岛 β 细胞等），最终应用于科研、疾病治疗、药物研发等领域的技术体系。正是基于 iPSC 基因编辑
“以 iPSC 为载体、以基因编辑为工具”
的核心逻辑，其在基因编辑领域展现出从基础科研到临床转化的多元应用价值，成为推动生物医学突破的关键力量。

1. 基础科研：系统解析基因功能

突破细胞来源与培养周期限制

iPSC
可来源于成人体细胞，避免了胚胎干细胞相关的伦理争议，同时具备无限增殖能力。通过基因编辑获得的修饰型 iPSC
可长期稳定传代，为基因功能研究提供持续、可重复的实验材料。例如，对关键信号通路相关基因进行编辑后，可长期观察其对细胞增殖、分化或凋亡的影响，这是原代细胞模型难以实现的。

图1. p53的连续失活会导致诱导多能干细胞（iPSC）形成减少^[3]。

多向分化能力覆盖多组织研究

iPSC 能够分化为多种组织来源的功能细胞。将基因编辑与定向分化相结合，可以构建“特定基因改变 + 特定细胞类型”的研究模型。例如，在编辑神经系统相关基因后诱导分化为神经元，可用于研究神经退行性疾病中基因异常对神经功能的影响。

2. 疾病建模： 从“体外模拟” 到 “精准预测”

患者特异性疾病模型

通过将患者来源的体细胞重编程为

iPSC，并在此基础上进行基因编辑，研究人员能够在人体相关的细胞模型中系统验证致病基因与疾病表型之间的因果联系，从而弥补传统动物模型在物种差异上的局限。例如，在遗传性心肌病研究中，可构建患者特异性的
iPSC
模型，通过修复或引入相关突变，比较分化所得心肌细胞的功能变化，以直接评估特定基因突变的致病效应；在罕见病研究领域，该策略还可通过人为引入致病突变建立稳定模型，为样本获取受限的疾病机制研究提供可行路径。

图2. 恒河猴工程化心肌（EHM）的制备与表征[4]

动态模拟疾病发生过程

iPSC 在分化过程中可部分模拟人类发育阶段。结合基因编辑对致病基因进行时序性调控，研究人员能够追踪疾病从早期到晚期的分子与细胞变化过程。例如，在神经肌肉疾病研究中，可观察特定基因突变在运动神经元发育过程中的影响，为病理机制解析提供重要线索。、

图3. 编辑 iPSC 中的致病基因为揭示 SMA 的病理机制提供关键依据[5]

3. 药物研发：提高筛选效率与预测准确性

高通量药物筛选平台

基因编辑后的 iPSC 分化细胞可稳定呈现疾病相关表型，适用于药物活性筛选。相比传统细胞系模型，这类细胞更接近真实的人体生理状态，有助于提高候选药物的临床相关性，降低研发失败风险。

药物安全性与毒性评估

iPSC

可分化为肝细胞、心肌细胞、肾小管细胞等药物代谢相关细胞，结合基因编辑可模拟不同人群的基因多态性（如药物代谢酶基因多态性），评估药物在不同遗传背景下的毒性反应。例如，通过编辑
iPSC 中的药物代谢关键基因，可预测不同患者对药物的代谢速率与毒性风险，实现 “个体化药物安全性评估”，为临床合理用药提供参考。

图4. 建立并功能表征携带CFTR S308X无义突变的iPSC衍生气道类器官[7]

4. 细胞治疗：探索精准医学新路径

遗传性疾病的基因修复策略

对于单基因遗传性疾病，可先在
iPSC 层面对致病突变进行基因编辑修复，再将获得的修饰型 iPSC
定向分化为所需功能细胞并回输至患者体内，从而实现基因缺陷纠正与细胞功能替代相结合的治疗策略。以镰状细胞贫血症为例，研究人员可利用患者来源细胞构建
iPSC，并通过 CRISPR 技术修正 β- 珠蛋白基因的致病突变，随后将其分化为造血干细胞进行移植，已恢复正常造血功能。目前，此类基于
iPSC 的基因修复治疗已进入临床研究阶段，为单基因遗传病的根本性治疗提供了新的思路。

降低免疫排斥的通用型细胞构建

通过基因编辑手段敲除或调控
iPSC 中与人类白细胞抗原（HLA）相关的基因，可建立免疫相容性更高的“通用型” iPSC
细胞库。由此分化获得的功能细胞在移植应用中可显著降低宿主免疫排斥风险，减少对患者个体化 iPSC
制备的依赖，从而有效压缩细胞治疗的时间周期与成本投入。例如，通用型 iPSC
衍生的心肌细胞有望用于心力衰竭相关的细胞移植治疗，而通用型神经元则可应用于神经损伤修复研究，为细胞治疗实现规模化和标准化提供重要基础。

复杂疾病的细胞替代治疗探索

针对糖尿病、帕金森病、脊髓损伤等非遗传性疾病，研究人员可借助基因编辑手段对
iPSC 的分化潜能与功能稳定性进行优化，并进一步诱导其分化为胰岛 β
细胞、多巴胺能神经元或神经干细胞等目标细胞类型用于移植治疗。例如，通过调控 iPSC 中与细胞分化相关的关键基因，可显著提高其向胰岛 β
细胞分化的效率及胰岛素分泌能力，从而在移植后替代受损的胰岛细胞功能，为 1 型糖尿病的长期治疗提供新的可能。

图5. INS c.188-31G>A 突变在分化的人类类β细胞中产生胰岛素 mRNA 亚型，但不产生胰岛素^[8]

三、结语：iPSC 与基因编辑的协同价值

iPSC 的多能性与基因编辑技术的精准性相结合，为生命科学研究提供了前所未有的工具体系。这一技术不仅改善了传统模型在生理相关性和稳定性方面的不足，也推动了疾病研究从现象描述向机制解析转变，并为精准治疗策略的开发提供了重要支撑。

随着基因编辑方式的不断升级以及 iPSC 培养与分化技术的持续成熟，iPSC 基因编辑的应用边界仍在不断拓展。无论是在基础研究、疾病建模、药物研发，还是细胞治疗领域，该技术体系都展现出广阔的发展前景。

iPSC更多技术服务

源井生物的iPSC基因编辑技术是通过基于CRISPR/Cas9体系的基因编辑技术，对iPSCs进行基因敲除、敲入、修复或点突变等编辑操作，可应用于疾病模型构建、基因治疗，以及病理学和发育生物学的机制研究。

iPSCs具有多向分化的潜力，可以在体外定向分化为特定的细胞类型。我们提供高效且可靠的定向分化技术，帮助您快速获得目标细胞，用于疾病模型研究、药物筛选、再生医学等领域。