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诱导多能干细胞 (iPSCs) 是通过将成体细胞“重编程”成干细胞状态来获得的。这种重编程过程通常涉及将几个关键的基因（如OCT4、SOX2、KLF4和c-MYC，这些基因通常被称为“Yamanaka因子”）引入体细胞中，从而使这些细胞恢复到类似胚胎干细胞的多能状态。
iPSC技术的发展可以归功于日本科学家山中伸弥，他于2006年成功将成体细胞转化为多能状态。iPSCs具有与胚胎干细胞相似的特性，可以分化成多种细胞类型，包括神经细胞、心肌细胞、肝细胞等。
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基于iPSCs的细胞疗法是再生医学的一种革命性进展，它利用从患者体内采集的体细胞，通过重编程转化为具备多种分化潜力的干细胞，进而分化为所需的特定类型细胞用于治疗。这种方法具有较高的应用潜力，可以针对多种疾病进行个性化治疗。
iPSCs可以被用来生成神经细胞，为帕金森病（PD）、阿尔茨海默病（AD）、肌萎缩侧索硬化症（ALS）等疾病的治疗提供新的希望。
通过iPSC技术生成心脏细胞用于修复心脏组织或治疗心肌梗死等心血管疾病。
iPSCs可以分化成胰岛β细胞，这对于1型甚至某些2型糖尿病患者可能是一种潜在的治病方法。
iPSCs的能力可以用于生产多种类型的细胞，用于治疗各种因疾病或外伤导致的组织损伤。
在iPSC研究中，重编程是实现体细胞向iPSC转化的核心关键步骤，其通过导入关键转录因子或结合小分子调控，逆转体细胞的分化命运，激活多能性基因并沉默分化相关基因，使其重新获得类似胚胎干细胞的全能性与自我更新能力。其中最经典的关键转录因子包括Oct4、Sox2、Klf4和c-Myc（即Yamanaka四因子），后续研究中也发现Nanog、Lin28等因子可辅助提升重编程效率。
目前 iPSC 重编程方法主要分为整合型与非整合型两类。早期逆转录病毒、慢病毒等整合型技术效率较高，但存在基因组插入突变风险，临床应用受限。现阶段以非整合技术为主流，包括 mRNA 转染、仙台病毒、游离质粒递送等方式，无基因组整合、安全性更高。此外，可联合小分子化合物调控表观遗传与信号通路，无需外源基因导入，进一步降低免疫及突变风险，满足基础研究与临床转化的不同需求。
iPSCs的维持培养通常采用一些标准定义的培养基，能提供iPSCs生长和增殖所需的适当条件，这对于细胞的生长状态、分化潜能、基因组稳定性以及进行后续的实验和应用非常重要。高质量、可重复且经济有效的培养对于大规模扩增用于细胞治疗的hiPSCs尤为重要。英国Qkine开发生产的热稳定FGF-2(bFGF)和TGF β1 PLUS用于iPSCs多能性的维持培养。
使用全长人重组层粘连蛋白底物可以为多能干细胞、成体干细胞和组织特异性细胞的体外培养重塑生理相关性较高的生长环境，甚至可以在3D培养体系中培养。瑞典BioLamina为各种2D和3D应用提供多种全长人类重组层粘连蛋白细胞培养基质组合，特别是LN521亚型，一种在天然干细胞环境中表达的关键蛋白，可用于iPSC的干性维持及扩增效率高。
在体外培养扩增iPSCs时，解离试剂的选择需要根据具体的实验需求来定。对于贴壁生长的iPSCs，常见的解离方法是使用含胰蛋白酶和/或EDTA的溶液；对于球体解离，超30年提供组织细胞解离整体解决方案的德国Nordmark产品因其温和并能保留干细胞的活性和多能性而成为良好的选择。
为了满足临床治疗和产业化需求，大规模生产需要确保每批次的hiPSCs都具有一致的质量，细胞的表型、增殖能力和分化潜能必须保持稳定，培养必须符合GMP标准。因此，一个可放大的稳健的悬浮生物反应器工艺对于满足hiPSCs临床生产的需求非常重要，而这要从按比例缩小的生物反应器模型的工艺开发和优化开始。
利用基因编辑技术对iPSCs进行基因改变的过程以实现特定的研究目的或临床应用。下面是几种常见的iPSC基因工程改造方法：
• CRISPR-Cas9基因编辑：CRISPR-Cas9是一种应用较广的基因编辑工具，可以进行基因敲除、插入或修饰等操作，从而改变iPSC的基因组结构。
• 转基因技术：利用转基因技术可以将外源基因导入到iPSC中。转基因技术可以用于表达特定的蛋白质、标记细胞或操控特定信号通路等。
• 病人特异性突变模型：利用CRISPR-Cas9或其他基因编辑技术，在iPSC中引入病人特异性的突变。这有助于研究特定遗传性疾病的发病机制，以及开发针对这些疾病的治疗策略。
• 基因表达调控：通过基因工程，可以在iPSC中调控特定基因的表达水平。例如，引入特定的启动子或沉默RNA（如shRNA或siRNA），可以增加或降低目标基因的表达。
iPSC分化是指将诱导多能干细胞引导分化成特定类型的成体细胞或组织细胞的过程。这种分化过程可以模拟人体发育过程中的细胞命运决定，从而产生不同类型的细胞，如心肌细胞、神经细胞、胰岛素产生细胞和肝细胞等。
在iPSC分化的过程中，可以利用特定的培养条件、生化小分子、生长因子、信号通路调控剂和细胞因子混合来引导干细胞朝向特定的细胞类型分化。
AXOL Bioscience在ISO9001:2015认证的生产设施中开发的高质量、一致性的功能性iPSC衍生细胞axoCells，提供的细胞类型主要包括：神经元、神经炎症细胞、心肌细胞和肌细胞，可用于开发药物发现和药物安全测试的体外模型。研究应用领域包括神经科学（如神经退行性疾病和神经炎症性疾病）、疼痛与感觉、心血管等，可用于推动强大的、可扩展的体外人类疾病模型。
生物反应器是细胞疗法产业化中的核心技术。它们通过提供一个高度受控的环境，使得大规模细胞生产成为可能，为细胞治疗和再生医学提供了可靠的生产工具。
从小规模工艺开发到大规模临床和商业化生产，PBS Biotech垂直轮一次性生物反应器是异体细胞治疗的赋能技术，全系列生物反应器包括产品接触材料和软件，生产符合或优于cGMP质量和监管标准。
随着国内细胞与基因治疗行业不断向前发展，越来越多的客户已经进入临床研究&产品上市阶段，对制剂储存/灌装的需求逐渐增大。
多年前，美国Biolife Solutions集团旗下子公司Sexton Biotechnologies就提出了细胞制剂灌装及冻存的概念模型。如今，Sexton已开发出一系列与细胞制剂相关的灌装和存储设备，以实现细胞制造过程的灵活自动化和规模化，保证终端用户临床试验顺利进行，同时帮助客户减少产品误差和劳动力成本进而加速产品上市。
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