เซลล์ต้นกำเนิดแบบเหนี่ยวนำให้เป็นเซลล์ต้นกำเนิดที่มีศักยภาพหลายอย่าง (หรือที่รู้จักกันในชื่อเซลล์iPS หรือ iPSC ) เป็น เซลล์ต้นกำเนิดที่มีศักยภาพหลายอย่าง ชนิดหนึ่งที่สามารถสร้างขึ้นได้โดยตรงจากเซลล์ร่างกายเทคโนโลยี iPSC ได้รับการบุกเบิกโดยShinya Yamanakaและ Kazutoshi Takahashi ในเกียวโตประเทศญี่ปุ่นซึ่งร่วมกันแสดงให้เห็นในปี 2006 ว่าการนำยีนเฉพาะสี่ตัว (ชื่อc-Myc , Oct4 , Sox2และKLF4 ) ซึ่งรวมเรียกว่าปัจจัย Yamanaka ที่เข้ารหัสปัจจัยการถอดรหัสสามารถเปลี่ยนเซลล์ร่างกายให้เป็นเซลล์ต้นกำเนิดที่มีศักยภาพหลายอย่างได้^{[ 1 ]} Shinya Yamanaka ได้รับรางวัลโนเบลในปี 2012 ร่วมกับ Sir John Gurdon "สำหรับการค้นพบว่าเซลล์ที่โตเต็มวัยสามารถถูกตั้งโปรแกรมใหม่ให้กลายเป็นเซลล์ต้นกำเนิดที่มีศักยภาพหลายอย่างได้" ^{[ 2 ]}

เซลล์ต้นกำเนิดที่มีศักยภาพหลายอย่างมีแนวโน้มที่ดีในด้านเวชศาสตร์ฟื้นฟู [ ^{3 ] เนื่องจาก}สามารถขยายพันธุ์ได้อย่างไม่จำกัด รวมทั้งสามารถสร้างเซลล์ประเภทอื่นๆ ทุกชนิดในร่างกายได้ (เช่น เซลล์ประสาท เซลล์หัวใจ เซลล์ตับอ่อน และเซลล์ตับ) จึงถือเป็นแหล่งเซลล์เดียวที่สามารถใช้ทดแทนเซลล์ที่สูญเสียไปเนื่องจากความเสียหายหรือโรคได้

เซลล์ต้นกำเนิดที่มีศักยภาพหลายอย่างที่รู้จักกันดีที่สุดคือเซลล์ต้นกำเนิดจากตัวอ่อนอย่างไรก็ตาม เนื่องจากการสร้างเซลล์ต้นกำเนิดจากตัวอ่อนเกี่ยวข้องกับการทำลาย (หรืออย่างน้อยก็การจัดการ) ^{[ 4 ]}ตัวอ่อนในระยะก่อนการฝังตัว จึงมีข้อโต้แย้ง มากมาย เกี่ยวกับการใช้งาน ปัจจุบันสามารถสร้างสายเซลล์ต้นกำเนิดจากตัวอ่อนที่ตรงกับผู้ป่วยได้โดยใช้การถ่ายโอนนิวเคลียสของเซลล์ร่างกาย (SCNT)

เนื่องจาก iPSC สามารถสร้างขึ้นได้โดยตรงจากเนื้อเยื่อของผู้ใหญ่ จึงไม่เพียงแต่ไม่ต้องใช้ตัวอ่อนเท่านั้น แต่ยังสามารถสร้างให้ตรงกับผู้ป่วยแต่ละรายได้ ซึ่งหมายความว่าแต่ละบุคคลจะมีเซลล์ต้นกำเนิดที่มีศักยภาพหลายอย่างของตนเองได้ เซลล์ออ โตโลกัส จำนวนไม่จำกัดเหล่านี้ สามารถนำมาใช้สร้างการปลูกถ่ายได้โดยไม่มีความเสี่ยงต่อการปฏิเสธทางภูมิคุ้มกัน แม้ว่าเทคโนโลยี iPSC ยังไม่ก้าวหน้าไปถึงขั้นที่การปลูกถ่ายเพื่อการรักษาจะถือว่าปลอดภัย แต่ iPSC ก็ถูกนำไปใช้อย่างแพร่หลายใน ความพยายาม ค้นหายา เฉพาะบุคคล และทำความเข้าใจพื้นฐานของโรคเฉพาะบุคคล^{[ 5 ]}

ยามานากะตั้งชื่อ iPSC ด้วยตัวอักษร "i" ตัวเล็กเนื่องจากความนิยมของiPodและผลิตภัณฑ์Apple อื่นๆ ^{[ 6 ] [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ]}

ในการสัมมนาโนเบลของเขา ยามานากะได้อ้างถึงงานสำคัญก่อนหน้านี้ของแฮโรลด์ ไวน์ทราอับเกี่ยวกับบทบาทของโปรตีนกำหนดไมโอบลาสต์ 1 (MyoD) ในการกำหนดชะตากรรมของเซลล์ใหม่ให้เป็นสายพันธุ์กล้ามเนื้อ ซึ่งเป็นสารตั้งต้นที่สำคัญในการค้นพบ iPSC ^{[ 10 ]}

โดยทั่วไปแล้ว iPSCs ได้มาจากการนำผลิตภัณฑ์ของชุดยีนที่เกี่ยวข้องกับความสามารถในการสร้างเซลล์ต้นกำเนิด หรือ "ปัจจัยการสร้างเซลล์ใหม่" เข้าสู่เซลล์ประเภทใดประเภทหนึ่ง ชุดปัจจัยการสร้างเซลล์ใหม่ดั้งเดิม (เรียกอีกอย่างว่าปัจจัยยามานากะ) คือปัจจัยการถอดรหัสOct4 (Pou5f1), Sox2 , Klf4และcMycแม้ว่าการรวมกันนี้จะเป็นวิธีที่ใช้กันทั่วไปในการสร้าง iPSCs แต่ปัจจัยแต่ละตัวสามารถถูกแทนที่ได้ด้วยปัจจัยการถอดรหัสที่เกี่ยวข้อง, miRNA , โมเลกุลขนาดเล็ก หรือแม้แต่ยีนที่ไม่เกี่ยวข้อง เช่น ตัวกำหนดสายพันธุ์^{[ 11 ]}นอกจากนี้ยังเห็นได้ชัดว่าปัจจัยที่ส่งเสริมการแบ่งเซลล์ เช่น C-MYC/L-MYC หรือการยับยั้ง จุดตรวจสอบ วงจรเซลล์เช่น p53 เป็นช่องทางในการสร้างสภาวะเซลล์ที่เหมาะสมสำหรับการสร้าง iPSC ใหม่^{[ 12 ]}

โดยทั่วไปแล้ว การสร้าง iPSC เป็นกระบวนการที่ช้าและไม่มีประสิทธิภาพ ใช้เวลาหนึ่งถึงสองสัปดาห์สำหรับเซลล์หนู และสามถึงสี่สัปดาห์สำหรับเซลล์มนุษย์ โดยมีประสิทธิภาพประมาณ 0.01–0.1% อย่างไรก็ตาม มีความก้าวหน้าอย่างมากในการปรับปรุงประสิทธิภาพและลดระยะเวลาในการสร้าง iPSC เมื่อมีการใส่ปัจจัยการสร้างใหม่เข้าไป เซลล์จะเริ่มสร้างกลุ่มเซลล์ที่มีลักษณะคล้ายเซลล์ต้นกำเนิดที่มีศักยภาพหลายอย่าง ซึ่งสามารถแยกได้โดยอาศัยรูปร่าง สภาพแวดล้อมที่เอื้อต่อการเจริญเติบโต หรือการแสดงออกของเครื่องหมายบนพื้นผิวหรือยีนรายงาน

เซลล์ต้นกำเนิดแบบเหนี่ยวนำให้เกิดความสามารถในการเปลี่ยนแปลงเป็นเซลล์ชนิดต่างๆ (induced pluripotent stem cells) ถูกสร้างขึ้นเป็นครั้งแรกโดยShinya Yamanakaและ Kazutoshi Takahashi ที่มหาวิทยาลัยเกียวโตประเทศญี่ปุ่น ในปี 2549 ^{[ 1 ]}พวกเขาตั้งสมมติฐานว่ายีนที่สำคัญต่อการทำงานของเซลล์ต้นกำเนิดตัวอ่อน (ESC) อาจสามารถเหนี่ยวนำให้เกิดสภาวะตัวอ่อนในเซลล์ผู้ใหญ่ได้ พวกเขาเลือกยีน 24 ยีนที่เคยระบุว่ามีความสำคัญใน ESC และใช้เรโทรไวรัสในการส่งยีนเหล่านี้ไปยังไฟโบรบลาสต์ของหนูไฟโบรบ ลาสต์ได้รับการดัดแปลงพันธุกรรมเพื่อให้ สามารถแยก เซลล์ใดๆ ที่กระตุ้นยีนเฉพาะของ ESC คือFbx15 ได้โดยใช้การคัดเลือกด้วยยาปฏิชีวนะ

เมื่อส่งมอบปัจจัยทั้ง 24 ชนิดแล้ว โคโลนีที่มีลักษณะคล้าย ESC ก็ปรากฏขึ้น ซึ่งสามารถกระตุ้นการทำงานของยีนรายงาน Fbx15 และสามารถขยายพันธุ์ได้อย่างไม่จำกัด เพื่อระบุยีนที่จำเป็นสำหรับการสร้างเซลล์ใหม่ นักวิจัยได้นำปัจจัยออกทีละตัวจากกลุ่มปัจจัยทั้ง 24 ตัว โดยกระบวนการนี้ พวกเขาได้ระบุปัจจัย 4 ตัว ได้แก่ Oct4, Sox2, cMyc และ Klf4 ซึ่งแต่ละตัวมีความจำเป็น และเมื่อรวมกันแล้วก็เพียงพอที่จะสร้างโคโลนีที่มีลักษณะคล้าย ESC ภายใต้การคัดเลือกเพื่อกระตุ้นการทำงานของ Fbx15

ในเดือนมิถุนายน ปี 2007 กลุ่มวิจัยสามกลุ่ม ได้แก่ กลุ่มของยามานากะ กลุ่มความร่วมมือระหว่างมหาวิทยาลัย ฮาร์วาร์ดและมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย ลอสแอนเจลิสและกลุ่มวิจัยจากMITได้ตีพิมพ์งานวิจัยที่ปรับปรุงวิธีการสร้างเซลล์ต้นกำเนิดเหนี่ยวนำ (iPSC) อย่างมีนัยสำคัญ ทำให้ได้เซลล์ iPSC ที่ไม่แตกต่างจากเซลล์ต้นกำเนิดตัวอ่อน (ESC) แตกต่างจาก iPSC รุ่นแรก iPSC รุ่นที่สองนี้สามารถสร้างหนูไคเมอริกที่มีชีวิตรอดได้และมีส่วนช่วยในการสร้างเซลล์สืบพันธุ์ของหนู จึงทำให้ได้มาตรฐานระดับ "ทองคำ" สำหรับเซลล์ต้นกำเนิดที่มีศักยภาพในการเปลี่ยนแปลงไปเป็นเซลล์ชนิดต่างๆ ได้

iPSC รุ่นที่สองเหล่านี้ได้มาจากไฟโบรบลาสต์ของหนูโดยการแสดงออกของปัจจัยการถอดรหัสสี่ตัวเดียวกัน (Oct4, Sox2, cMyc, Klf4) ผ่านทางเรโทรไวรัส อย่างไรก็ตาม แทนที่จะใช้ Fbx15 ในการคัดเลือกเซลล์ที่มีศักยภาพหลายอย่าง นักวิจัยได้ใช้Nanogซึ่งเป็นยีนที่มีความสำคัญต่อการทำงานของ ESC ด้วยกลยุทธ์ที่แตกต่างนี้ นักวิจัยได้สร้าง iPSC ที่มีฟังก์ชันการทำงานเหมือนกับ ESC ทุกประการ^{[ 13 ] [ 14 ] [ 15 ] [ 16 ]}

การเปลี่ยนเซลล์มนุษย์ให้เป็น iPSC ได้รับการรายงานในเดือนพฤศจิกายน พ.ศ. 2550 โดยกลุ่มวิจัยอิสระสองกลุ่ม ได้แก่Shinya Yamanakaจากมหาวิทยาลัยเกียวโต ประเทศญี่ปุ่น ซึ่งเป็นผู้บุกเบิกวิธีการ iPSC ดั้งเดิม และJames Thomsonจากมหาวิทยาลัยวิสคอนซิน-แมดิสันซึ่งเป็นคนแรกที่ได้เซลล์ต้นกำเนิดจากตัวอ่อนมนุษย์ โดยใช้หลักการเดียวกันกับการเปลี่ยนเซลล์หนู กลุ่มของ Yamanaka ประสบความสำเร็จในการเปลี่ยนไฟโบรบลาสต์ของมนุษย์ให้เป็น iPSC ด้วยยีนสำคัญสี่ตัวเดียวกัน ได้แก่ Oct4, Sox2, Klf4 และ cMyc โดยใช้ระบบเรโทรไวรัส^{[ 17 ]}ในขณะที่ Thomson และเพื่อนร่วมงานใช้ปัจจัยชุดที่แตกต่างกัน ได้แก่ Oct4, Sox2, Nanog และ Lin28 โดยใช้ระบบเลนติไวรัส^{[ 18 ]}

การได้มาซึ่งไฟโบรบลาสต์เพื่อผลิต iPSC นั้นต้องอาศัยการตัดชิ้นเนื้อผิวหนังและมีการผลักดันให้ระบุชนิดของเซลล์ที่เข้าถึงได้ง่ายกว่า^{[ 19 ] [ 20 ]}ในปี 2551 มีการสร้าง iPSC จากเคราติโนไซต์ของมนุษย์ ซึ่งสามารถได้มาจากการดึงเส้นผมเพียงครั้งเดียว^{[ 21 ] [ 22 ]}ในปี 2553 มีการสร้าง iPSC จากเซลล์เม็ดเลือดส่วนปลาย^{[ 23 ] [ 24 ]}และในปี 2555 มีการสร้าง iPSC จากเซลล์เยื่อบุผิวไตในปัสสาวะ^{[ 25 ]}

ข้อพิจารณาอื่นๆ สำหรับประเภทเซลล์เริ่มต้น ได้แก่ ภาระการกลายพันธุ์ (ตัวอย่างเช่น เซลล์ผิวหนังอาจมีการกลายพันธุ์มากขึ้นเนื่องจากการสัมผัสกับรังสียูวี) ^{[ 19 ] [ 20 ]}เวลาที่ใช้ในการขยายประชากรของเซลล์เริ่มต้น^{[ 19 ]}และความสามารถในการแยกตัวเป็นเซลล์ประเภทใดประเภทหนึ่ง^{[ 26 ]}

การสร้างเซลล์ต้นกำเนิดแบบเหนี่ยวนำนั้นขึ้นอยู่กับปัจจัยการถอดรหัสที่ใช้ในการเหนี่ยวนำอย่างมาก

Oct-3/4และผลิตภัณฑ์บางอย่างของตระกูลยีน Sox (Sox1, Sox2, Sox3 และ Sox15) ได้รับการระบุว่าเป็นตัวควบคุมการถอดรหัสที่สำคัญซึ่งเกี่ยวข้องกับกระบวนการเหนี่ยวนำ หากไม่มีตัวควบคุมเหล่านี้ การเหนี่ยวนำก็จะเป็นไปไม่ได้ อย่างไรก็ตาม ยีนเพิ่มเติม รวมถึงสมาชิกบางส่วนของตระกูล Klf (Klf1, Klf2, Klf4 และ Klf5) ตระกูล Myc (c-myc, L-myc และ N-myc) NanogและLIN28ได้รับการระบุว่าช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการเหนี่ยวนำ^{[ 27 ]}

• Oct-3/4 (Pou5f1) Oct-3/4 เป็นหนึ่งในตระกูลของปัจจัยถอดรหัสแบบอ็อกตาเมอร์ ("Oct")และมีบทบาทสำคัญในการรักษาความสามารถในการเปลี่ยนแปลงเป็นเซลล์ชนิดต่างๆ การขาด Oct-3/4 ในเซลล์ Oct-3/4 ⁺เช่นบลาสโตเมียร์และเซลล์ต้นกำเนิดตัวอ่อน จะนำไปสู่ การเปลี่ยนแปลงไป เป็นโทรโฟบลาสต์ โดยธรรมชาติ และการมีอยู่ของ Oct-3/4 จึงทำให้เซลล์ต้นกำเนิดตัวอ่อนมีความสามารถในการเปลี่ยนแปลงเป็นเซลล์ชนิดต่างๆ และศักยภาพในการเปลี่ยนแปลงไปเป็นเซลล์ชนิดต่างๆ ยีนอื่นๆ ในตระกูล "Oct" รวมถึงญาติใกล้ชิดของ Oct-3/4 อย่าง Oct1และ Oct6ไม่สามารถกระตุ้นการเปลี่ยนแปลงได้ ดังนั้นจึงแสดงให้เห็นถึงความเฉพาะเจาะจงของ Oct-3/4 ในกระบวนการกระตุ้น Schöler แสดงให้เห็นว่าการแสดงออกมากเกินไปของ Oct4 ในระหว่างการสร้างเซลล์เหนี่ยวนำใหม่ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงทางเอพิเจเนติกส์ซึ่งทำให้คุณภาพของ iPSC เสื่อมลง เมื่อเปรียบเทียบกับ OSKM (Oct4, Sox2, Klf4 และ c-Myc) การสร้างโปรแกรมใหม่ของ SKM (Sox2, Klf4 และ c-Myc) จะสร้าง iPSC ที่มีศักยภาพในการพัฒนาเทียบเท่ากับเซลล์ต้นกำเนิดตัวอ่อน โดยพิจารณาจากความสามารถในการสร้างหนู iPSC ทั้งหมดผ่านการเสริมตัวอ่อนเตตราพลอยด์ [ ^{28 ] [ 29 ] นอกจาก}นี้ยังสามารถสร้าง iPSC ที่มีศักยภาพในการพัฒนาสูงขึ้นได้โดยการเพิ่มการสร้างไดเมอร์ระหว่าง Oct4 และ Sox2 โดยใช้ปัจจัย Sox แบบไคเมอริก ^{[ 30 ]}
• ตระกูล Sox : ตระกูลของปัจจัยถอดรหัส Sox เกี่ยวข้องกับการรักษาภาวะพหุศักยภาพ (pluripotency) คล้ายกับ Oct-3/4 แม้ว่าจะเกี่ยวข้องกับเซลล์ต้นกำเนิดแบบหลายศักยภาพ (multipotent) และแบบศักยภาพเดียว (unipotent) ซึ่งแตกต่างจาก Oct-3/4 ที่แสดงออกเฉพาะในเซลล์ต้นกำเนิดแบบพหุศักยภาพเท่านั้น แม้ว่า Sox2จะเป็นยีนเริ่มต้นที่ใช้ในการเหนี่ยวนำโดย Yamanaka et al., Jaenisch et al. และ Thomson et al. แต่ก็พบว่าปัจจัยถอดรหัสอื่นๆ ในตระกูล Sox ก็ทำงานในกระบวนการเหนี่ยวนำได้เช่นกัน Sox1ให้ผลลัพธ์เป็น iPSC ที่มีประสิทธิภาพใกล้เคียงกับ Sox2 และยีน Sox3 , Sox15และ Sox18ก็สร้าง iPSC ได้เช่นกัน แม้ว่าจะมีประสิทธิภาพลดลงก็ตาม Velychko et al. ได้สร้างปัจจัยการสร้างใหม่แบบไคเมอริกขั้นสูง Sox2-17 หรือ "super-Sox" ซึ่งช่วยเพิ่มประสิทธิภาพหรือทำให้สามารถสร้าง iPSC จากหนู มนุษย์ ลิงไซโนโมลัส หมู และวัวได้ ^{[ 30 ]}
• ตระกูล Klf : Klf4ซึ่งเป็นหนึ่งในตระกูลของปัจจัยถอดรหัส Klf ถูกค้นพบครั้งแรกโดย Yamanaka และคณะ และได้รับการยืนยันโดย Jaenisch และคณะว่าเป็นปัจจัยสำหรับการสร้างเซลล์ iPS ของหนู และได้รับการพิสูจน์โดย Yamanaka และคณะว่าเป็นปัจจัยสำหรับการสร้างเซลล์ iPS ของมนุษย์ อย่างไรก็ตาม Thomson และคณะรายงานว่า Klf4 ไม่จำเป็นสำหรับการสร้างเซลล์ iPS ของมนุษย์ และในความเป็นจริงแล้วล้มเหลวในการสร้างเซลล์ iPS ของมนุษย์ พบว่า Klf2และ Klf4 เป็นปัจจัยที่สามารถสร้างเซลล์ iPS ได้ และยีนที่เกี่ยวข้องอย่าง Klf1และ Klf5ก็ทำได้เช่นกัน แม้ว่าจะมีประสิทธิภาพลดลงก็ตาม
• ตระกูล Myc : ตระกูลของปัจจัยถอดรหัส Myc เป็นโปรโตออนโคยีนที่เกี่ยวข้องกับโรคมะเร็ง Yamanaka และคณะ และ Jaenisch และคณะ ได้แสดงให้เห็นว่า c-myc เป็นปัจจัยที่เกี่ยวข้องกับการสร้างเซลล์ iPS ในหนู และ Yamanaka และคณะ ได้แสดงให้เห็นว่าเป็นปัจจัยที่เกี่ยวข้องกับการสร้างเซลล์ iPS ในมนุษย์ อย่างไรก็ตาม การใช้ยีนตระกูล "myc" ในการเหนี่ยวนำเซลล์ iPS โดย Thomson และคณะ และ Yamanaka และคณะ นั้นเป็นเรื่องที่น่ากังวลเกี่ยวกับความเป็นไปได้ในการนำเซลล์ iPS มาใช้ในการรักษาทางคลินิก เนื่องจากหนู 25% ที่ได้รับการปลูกถ่ายเซลล์ iPS ที่เหนี่ยวนำโดย c-myc เกิดเนื้องอกเทอราโตมา ที่เป็นอันตรายถึงชีวิต N-mycและ L-myc ได้รับการระบุ ว่าสามารถเหนี่ยวนำให้เกิดการสร้างเซลล์ iPS แทน c-myc ได้อย่างมีประสิทธิภาพใกล้เคียงกัน
• Nanog : ในเซลล์ต้นกำเนิดตัวอ่อน Nanog ร่วมกับ Oct-3/4 และ Sox2 มีความจำเป็นในการส่งเสริมความสามารถในการเปลี่ยนแปลงไปเป็นเซลล์ชนิดต่างๆ ดังนั้นจึงเป็นเรื่องน่าประหลาดใจเมื่อ Yamanaka และคณะรายงานว่า Nanog ไม่จำเป็นสำหรับการเหนี่ยวนำ ในขณะที่ Thomson และคณะได้รายงานว่าสามารถสร้างเซลล์ iPS ได้โดยใช้ Nanog เป็นหนึ่งในปัจจัย
• LIN28 : LIN28 เป็นโปรตีนที่จับกับ mRNA ^{[ 31 ]}ซึ่งแสดงออกในเซลล์ต้นกำเนิดตัวอ่อนและเซลล์มะเร็งตัวอ่อนที่เกี่ยวข้องกับการแยกความแตกต่างและการแพร่กระจาย Thomson และคณะได้แสดงให้เห็นว่า LIN28เป็นปัจจัยในการสร้าง iPSC ร่วมกับ Oct4, Sox2 และ Nanog ^{[ 18 ]}
• Glis1 : Glis1 เป็นปัจจัยการถอดรหัสที่สามารถใช้ร่วมกับ Oct-3/4, Sox2 และ Klf4 เพื่อเหนี่ยวนำให้เกิดภาวะพหุศักยภาพ มีข้อดีมากมายเมื่อใช้แทน C-myc ^{[ 32 ]}

แม้ว่าวิธีการที่คิดค้นโดยยามานากะและคนอื่นๆ จะแสดงให้เห็นว่าเซลล์ของผู้ใหญ่สามารถถูกเปลี่ยนโปรแกรมให้เป็นเซลล์ iPS ได้ แต่เทคโนโลยีนี้ก็ยังมีความท้าทายอยู่หลายประการ:

1. ประสิทธิภาพต่ำ: โดยทั่วไป การแปลงเป็นเซลล์ iPS มีประสิทธิภาพต่ำมาก ตัวอย่างเช่น อัตราที่ เซลล์ ร่างกายถูกสร้างใหม่เป็นเซลล์ iPS ในการศึกษาหนูของยามานากะดั้งเดิมอยู่ที่ 0.01–0.1% ^{[ 1 ]}อัตราประสิทธิภาพที่ต่ำอาจสะท้อนถึงความจำเป็นในการกำหนดเวลาที่แม่นยำ ความสมดุล และระดับการแสดงออกของยีนสร้างใหม่ที่แน่นอน นอกจากนี้ยังอาจบ่งชี้ถึงความจำเป็นในการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรมหรือเอพิเจเนติกส์ที่หายากใน ประชากรเซลล์ ร่างกาย ดั้งเดิม หรือในการเพาะเลี้ยงเป็นเวลานาน อย่างไรก็ตาม เมื่อเร็วๆ นี้ ได้มีการค้นพบเส้นทางสำหรับการสร้างใหม่ที่มีประสิทธิภาพ ซึ่งต้องอาศัยการลดระดับของคอมเพล็กซ์ การปรับโครงสร้าง นิวคลีโอโซมและการดีอะซิทิเลชัน ( NuRD ) การแสดงออกมากเกินไปของ Mbd3 ซึ่งเป็นหน่วยย่อยของ NuRD จะยับยั้งการเหนี่ยวนำของ iPSC ในทางกลับกัน การลดลงของ Mbd3 ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการสร้างโปรแกรมใหม่^{[ 33 ]}ซึ่งส่งผลให้การสร้างโปรแกรมใหม่ของเซลล์ iPS เป็นไปอย่างแน่นอนและซิงโครไนซ์ (ประสิทธิภาพเกือบ 100% ภายในเจ็ดวันจากเซลล์หนูและเซลล์มนุษย์) ^{[ 34 ]}
2. การแทรกจีโนม: การรวมจีโนมของปัจจัยการถอดรหัสจำกัดประโยชน์ของวิธีการปัจจัยการถอดรหัสเนื่องจากมีความเสี่ยงที่จะเกิดการกลายพันธุ์แทรกเข้าไปในจีโนมของเซลล์เป้าหมาย^{[ 35 ]}กลยุทธ์ทั่วไปในการหลีกเลี่ยงการแทรกจีโนมคือการใช้เวกเตอร์อื่นเป็นอินพุตพลาสมิดอะดีโนไวรัสและ เวกเตอร์ทราน สโพซอนได้รับการสำรวจแล้ว แต่สิ่งเหล่านี้มักมาพร้อมกับข้อเสียคือปริมาณงานที่ต่ำกว่า^{[ 36 ] [ 37 ] [ 38 ]}
3. การก่อให้เกิดเนื้องอก: ขึ้นอยู่กับวิธีการที่ใช้ การปรับเปลี่ยนโปรแกรมของเซลล์ผู้ใหญ่เพื่อให้ได้ iPSC อาจก่อให้เกิดความเสี่ยงอย่างมากที่อาจจำกัดการใช้งานในมนุษย์ ตัวอย่างเช่น หากใช้ไวรัสในการเปลี่ยนแปลงจีโนมของเซลล์ การแสดงออกของ ยีนที่ก่อให้เกิดมะเร็ง ( oncogenes ) อาจถูกกระตุ้นได้ ในเดือนกุมภาพันธ์ พ.ศ. 2551 นักวิทยาศาสตร์ได้ประกาศการค้นพบเทคนิคที่สามารถกำจัดยีนที่ก่อให้เกิดมะเร็งได้หลังจากการเหนี่ยวนำให้เกิดความสามารถในการเปลี่ยนแปลงเป็นเซลล์ชนิดต่างๆ ซึ่งจะเพิ่มศักยภาพในการใช้เซลล์ iPS ในการรักษาโรคในมนุษย์^{[ 39 ]}ในการศึกษาอีกฉบับหนึ่ง Yamanaka รายงานว่าสามารถสร้าง iPSC ได้โดยปราศจากยีนที่ก่อให้เกิดมะเร็ง c-Myc กระบวนการนี้ใช้เวลานานขึ้นและมีประสิทธิภาพน้อยลง แต่ไคเมราที่ได้นั้นไม่ก่อให้เกิดมะเร็ง^{[ 40 ]}การปิดใช้งานหรือการลบยีนยับยั้งเนื้องอก p53 ซึ่งเป็นตัวควบคุมหลักของมะเร็ง จะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการปรับเปลี่ยนโปรแกรมอย่างมีนัยสำคัญ^{[ 41 ]}ดังนั้นดูเหมือนว่าจะมีความสมดุลระหว่างประสิทธิภาพในการปรับเปลี่ยนโปรแกรมและการเกิดเนื้องอก
4. การตั้งโปรแกรมใหม่ที่ไม่สมบูรณ์: การตั้งโปรแกรมใหม่ยังเผชิญกับความท้าทายในเรื่องความสมบูรณ์ ซึ่งเป็นความท้าทายอย่างยิ่ง เนื่องจากรหัสเอพิเจเนติกส์ ทั่วทั้งจีโนม จะต้องได้รับการจัดรูปแบบใหม่ให้ตรงกับรหัสของเซลล์เป้าหมายเพื่อตั้งโปรแกรมเซลล์ใหม่ให้สมบูรณ์ อย่างไรก็ตาม กลุ่มวิจัย 3 กลุ่มได้ค้นพบ เซลล์ iPS ที่ได้จาก ไฟโบรบลาสต์ ตัวอ่อนของหนู (MEF) ซึ่งสามารถฉีดเข้าไปใน บลาสโตซิ สต์เตตราพลอยด์และ ส่งผลให้หนูที่เกิดมามีชีวิตรอดนั้นได้มาจากเซลล์ iPS ทั้งหมด จึงยุติการถกเถียงเรื่องความเท่าเทียมกันของเซลล์ต้นกำเนิดตัวอ่อน (ESC) และ iPS ในแง่ของความสามารถในการเปลี่ยนแปลงเป็นเซลล์ชนิดต่างๆ^{[ 42 ]}

ตารางด้านขวาสรุปกลยุทธ์และเทคนิคสำคัญที่ใช้ในการพัฒนาเซลล์ iPS ในช่วงห้าปีแรกหลังจากการค้นพบครั้งสำคัญของ Yamanaka และคณะในปี 2006 แถวที่มีสีคล้ายกันแสดงถึงการศึกษาที่ใช้กลยุทธ์ที่คล้ายคลึงกันในการสร้างเซลล์ใหม่

หนึ่งในกลยุทธ์หลักในการหลีกเลี่ยงปัญหา (1) และ (2) คือการใช้โมเลกุลขนาดเล็กที่สามารถเลียนแบบผลกระทบของปัจจัยการถอดรหัส สารประกอบเหล่านี้สามารถชดเชยปัจจัยการสร้างโปรแกรมใหม่ที่ไม่สามารถกำหนดเป้าหมายจีโนมได้อย่างมีประสิทธิภาพหรือล้มเหลวในการสร้างโปรแกรมใหม่ด้วยเหตุผลอื่น ดังนั้นจึงเพิ่มประสิทธิภาพการสร้างโปรแกรมใหม่ นอกจากนี้ยังหลีกเลี่ยงปัญหาการรวมจีโนม ซึ่งในบางกรณีมีส่วนทำให้เกิดเนื้องอก การศึกษาที่สำคัญโดยใช้กลยุทธ์ดังกล่าวได้ดำเนินการในปี 2551 Melton และคณะได้ศึกษาผลกระทบของ สารยับยั้ง ฮิสโตนดีอะเซทิเลส (HDAC) กรดวาลโปรอิกพวกเขาพบว่ามันเพิ่มประสิทธิภาพการสร้างโปรแกรมใหม่ถึง 100 เท่า (เมื่อเทียบกับวิธีการปัจจัยการถอดรหัสแบบดั้งเดิมของ Yamanaka) ^{[ 43 ]}นักวิจัยเสนอว่าสารประกอบนี้เลียนแบบการส่งสัญญาณที่มักเกิดจากปัจจัยการถอดรหัส c-Myc กลไกการชดเชยประเภทเดียวกันนี้ได้รับการเสนอเพื่อเลียนแบบผลกระทบของSox2ในปี 2551 Ding และคณะ ใช้การยับยั้งฮิสโตนเมทิลทรานสเฟอเรส (HMT) ด้วย BIX-01294 ร่วมกับการกระตุ้นช่องแคลเซียมในเยื่อหุ้มพลาสมาเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการสร้างเซลล์ใหม่^{[ 44 ]} Deng และคณะจากมหาวิทยาลัยปักกิ่งรายงานในเดือนกรกฎาคม 2013 ว่าสามารถสร้างเซลล์ต้นกำเนิดที่มีศักยภาพหลายอย่างได้โดยไม่ต้องดัดแปลงพันธุกรรม พวกเขาใช้สารประกอบโมเลกุลขนาดเล็กเจ็ดชนิดรวมถึง DZNep เพื่อชักนำเซลล์ร่างกายของหนูให้กลายเป็นเซลล์ต้นกำเนิด ซึ่งพวกเขาเรียกว่าเซลล์ CiPS ด้วยประสิทธิภาพที่ 0.2% ซึ่งเทียบได้กับเทคนิคการผลิต iPSC มาตรฐาน เซลล์ CiPS ถูกนำไปใส่ในตัวอ่อนของหนูที่กำลังพัฒนาและพบว่ามีส่วนช่วยในการสร้างเซลล์หลักทุกชนิด ซึ่งพิสูจน์ถึงศักยภาพหลายอย่างของเซลล์^{[ 45 ] [ 46 ]}

Ding และคณะได้แสดงให้เห็นถึงทางเลือกอื่นนอกเหนือจากการรีโปรแกรมปัจจัยการถอดรหัสโดยใช้สารเคมีที่คล้ายยา โดยการศึกษา ขั้นตอน การเปลี่ยนผ่านจากเนื้อเยื่อเกี่ยวพันเป็นเยื่อบุผิว (MET) ซึ่งไฟโบรบลาสต์ถูกผลักดันไปสู่สภาวะคล้ายเซลล์ต้นกำเนิด กลุ่มของ Ding ได้ระบุสารเคมีสองชนิด ได้แก่ สาร ยับยั้ง ALK5 SB431412 และสารยับยั้ง MEK ( mitogen-activated protein kinase ) PD0325901 ซึ่งพบว่าช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของวิธีการทางพันธุกรรมแบบดั้งเดิมได้ถึง 100 เท่า การเพิ่มสารประกอบตัวที่สามซึ่งทราบกันว่าเกี่ยวข้องกับเส้นทางการอยู่รอดของเซลล์thiazovivinช่วยเพิ่มประสิทธิภาพได้อีก 200 เท่า การใช้สารประกอบทั้งสามชนิดนี้ร่วมกันยังช่วยลดระยะเวลาการรีโปรแกรมของไฟโบรบลาสต์ของมนุษย์จากสี่สัปดาห์เหลือสองสัปดาห์^{[ 47 ] [ 48 ]}

ในเดือนเมษายน พ.ศ. 2552 ได้มีการแสดงให้เห็นว่าการสร้างเซลล์ iPS สามารถทำได้โดยไม่ต้องเปลี่ยนแปลงพันธุกรรมของเซลล์ผู้ใหญ่: การบำบัดเซลล์ซ้ำๆ ด้วยโปรตีนบางชนิดที่ส่งเข้าไปในเซลล์ผ่านทางตัวยึดโพลีอาร์จินีนก็เพียงพอที่จะเหนี่ยวนำให้เกิดความสามารถในการเปลี่ยนแปลง เป็นเซลล์ชนิดต่างๆ ได้ ^{[ 49 ]}คำย่อที่ใช้เรียก iPSC เหล่านั้นคือpiPSC (เซลล์ต้นกำเนิดที่มีศักยภาพในการเปลี่ยนแปลงเป็นเซลล์ชนิดต่างๆ ที่ถูกเหนี่ยวนำด้วยโปรตีน)

กลยุทธ์สำคัญอีกประการหนึ่งในการหลีกเลี่ยงปัญหาต่างๆ เช่น การเกิดเนื้องอกและประสิทธิภาพการทำงานต่ำ คือการใช้เวกเตอร์รูปแบบอื่น ได้แก่อะเดโนไวรัสพลาสมิดและสารประกอบดีเอ็นเอหรือโปรตีนที่ไม่มีสารหุ้ม

ในปี 2551 Hochedlinger และคณะได้ใช้อะดีโนไวรัสในการขนส่งปัจจัยการถอดรหัสที่จำเป็นสี่ตัวเข้าไปใน DNA ของเซลล์ผิวหนังและตับของหนู ส่งผลให้ได้เซลล์ที่เหมือนกับ ESC อะดีโนไวรัสมีความพิเศษแตกต่างจากเวกเตอร์อื่นๆ เช่น ไวรัสและเรโทรไวรัส เนื่องจากมันไม่ได้รวมยีนของตัวเองเข้าไปในโฮสต์เป้าหมายและหลีกเลี่ยงการกลายพันธุ์จากการแทรก^{[ 44 ]}ในปี 2552 Freed และคณะได้แสดงให้เห็นถึงการสร้างเซลล์ iPS ขึ้นใหม่จากไฟโบรบลาสต์ของมนุษย์ได้สำเร็จ^{[ 50 ]}ข้อดีอีกประการหนึ่งของการใช้อะดีโนไวรัสคือ พวกมันต้องการเพียงแค่ช่วงเวลาสั้นๆ ก็เพียงพอที่จะทำให้เกิดการสร้างเซลล์ขึ้นใหม่ได้อย่างมีประสิทธิภาพ

นอกจากนี้ ในปี 2551 Yamanaka และคณะยังพบว่าพวกเขาสามารถถ่ายโอนยีนที่จำเป็นทั้งสี่ตัวด้วยพลาสมิดได้^{[ 36 ]}กลุ่มของ Yamanaka ประสบความสำเร็จในการปรับเปลี่ยนโปรแกรมเซลล์ของหนูโดยการถ่ายทอดพลาสมิดสองตัวที่มีปัจจัยการปรับเปลี่ยนโปรแกรม พลาสมิดตัวแรกแสดงออก c-Myc ในขณะที่ตัวที่สองแสดงออกปัจจัยอีกสามตัว ( Oct4 , Klf4และSox2 ) แม้ว่าวิธีการใช้พลาสมิดจะหลีกเลี่ยงไวรัส แต่ก็ยังต้องการยีนที่ส่งเสริมการเกิดมะเร็งเพื่อให้การปรับเปลี่ยนโปรแกรมสำเร็จ ปัญหาหลักอีกประการหนึ่งของวิธีการเหล่านี้คือมักจะมีประสิทธิภาพน้อยกว่าเมื่อเทียบกับวิธีการใช้เรโทรไวรัส ยิ่งไปกว่านั้น พลาสมิดที่ถ่ายทอดเข้าไปนั้นแสดงให้เห็นว่าสามารถรวมเข้ากับจีโนมของโฮสต์ได้ ดังนั้นจึงยังคงมีความเสี่ยงต่อการกลายพันธุ์จากการแทรก เนื่องจากวิธีการที่ไม่ใช้เรโทรไวรัสแสดงให้เห็นถึงระดับประสิทธิภาพที่ต่ำมาก นักวิจัยจึงพยายามที่จะกู้คืนเทคนิคนี้อย่างมีประสิทธิภาพด้วยสิ่งที่เรียกว่าระบบทรานสโพซอน PiggyBac การศึกษาหลายชิ้นแสดงให้เห็นว่าระบบนี้สามารถส่งมอบปัจจัยการปรับเปลี่ยนพันธุกรรมที่สำคัญได้อย่างมีประสิทธิภาพโดยไม่ทิ้งร่องรอยการกลายพันธุ์ในจีโนมของเซลล์เจ้าบ้าน ระบบทรานสโพซอน PiggyBac เกี่ยวข้องกับการตัดยีนภายนอกออกอีกครั้ง ซึ่งช่วยขจัดปัญหาการกลายพันธุ์จากการแทรกตัว

ในเดือนมกราคม พ.ศ. 2557 มีการตีพิมพ์บทความสองฉบับที่อ้างว่าสามารถสร้างเซลล์ต้นกำเนิดที่มีศักยภาพหลายชนิดได้โดยการทำให้เซลล์เหล่านั้นได้รับความเครียดบางประเภท (สารพิษจากแบคทีเรีย ค่า pH ต่ำที่ 5.7 หรือการบีบอัดทางกายภาพ) เซลล์ที่ได้นั้นเรียกว่าเซลล์ STAP ซึ่งย่อมาจากstimulus-triggered acquisition of pluripotency ^{[ 51 ]}

เนื่องจากห้องปฏิบัติการอื่นๆ ประสบปัญหาในการจำลองผลการศึกษาที่น่าประหลาดใจ ในเดือนมีนาคม พ.ศ. 2557 ผู้ร่วมเขียนคนหนึ่งจึงเรียกร้องให้ถอนบทความ^{[ 52 ]}ในวันที่ 4 มิถุนายน พ.ศ. 2557 ผู้เขียนหลักโอโบคาตะตกลงที่จะถอนบทความทั้งสองฉบับ^{[ 53 ]}หลังจากที่พบว่าเธอได้กระทำ 'การประพฤติมิชอบในการวิจัย' ตามข้อสรุปในการสอบสวนของRIKENเมื่อวันที่ 1 เมษายน พ.ศ. 2557 ^{[ 54 ]}

ไมโครอาร์เอ็นเอเป็นโมเลกุลอาร์เอ็นเอขนาดสั้นที่จับกับลำดับที่เสริมกันบนเมสเซนเจอร์อาร์เอ็นเอและปิดกั้นการแสดงออกของยีน การวัดความแปรผันของการแสดงออกของไมโครอาร์เอ็นเอในเซลล์ iPS สามารถใช้เพื่อทำนายศักยภาพในการแยกตัวของเซลล์ได้^{[ 55 ]}การเพิ่มไมโครอาร์เอ็นเอยังสามารถใช้เพื่อเพิ่มศักยภาพของ iPS ได้อีกด้วย มีการเสนอหลายกลไก^{[ 55 ]}โมเลกุลไมโครอาร์เอ็นเอเฉพาะเซลล์ ES (เช่น miR-291, miR-294 และ miR-295) ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของความสามารถในการสร้างเซลล์ต้นกำเนิดโดยการทำงานที่ปลายน้ำของ c-Myc ^{[ 56 ]}ไมโครอาร์เอ็นเอยังสามารถปิดกั้นการแสดงออกของตัวยับยั้งของปัจจัยการถอดรหัสสี่ตัวของ Yamanaka และอาจมีกลไกเพิ่มเติมที่กระตุ้นการสร้างเซลล์ใหม่แม้ในกรณีที่ไม่มีปัจจัยการถอดรหัสภายนอกเพิ่มเติม^{[ 55 ]}

เซลล์ต้นกำเนิดแบบเหนี่ยวนำให้เกิดความสามารถในการเปลี่ยนแปลงเป็นเซลล์ชนิดต่างๆ (Induced pluripotent stem cells) มีความคล้ายคลึงกับเซลล์ต้นกำเนิดแบบธรรมชาติ เช่น เซลล์ต้นกำเนิดจากตัวอ่อน ในหลายแง่มุม เช่น การแสดงออกของยีนและโปรตีนของเซลล์ต้นกำเนิดบางชนิด รูปแบบ การเมทิลเลชั่นของโครมาติน เวลาในการแบ่งตัวการสร้างเอ็มบริออยด์บอดี้ การสร้างเทอราโตมา การสร้าง ไคเมราที่มีชีวิตและความสามารถในการเปลี่ยนแปลงเป็นเซลล์ชนิดต่างๆ แต่ขอบเขตความสัมพันธ์ทั้งหมดกับเซลล์ต้นกำเนิดแบบธรรมชาติยังคงอยู่ระหว่างการประเมิน^{[ 1 ]}

พบว่า การแสดงออกของยีนและ H3K4me3และH3K27me3ทั่วทั้งจีโนม มีความคล้ายคลึงกันอย่างมากระหว่างเซลล์ ES และ iPS ^{[ 57 ]} iPSC ที่สร้างขึ้นมีความคล้ายคลึงกับเซลล์ต้นกำเนิดที่มีศักยภาพหลายอย่างที่แยกได้ตามธรรมชาติ (เช่น เซลล์ต้นกำเนิดตัวอ่อนของหนูและมนุษย์ mESC และ hESC ตามลำดับ) ในด้านต่อไปนี้ ซึ่งเป็นการยืนยันเอกลักษณ์ ความถูกต้อง และศักยภาพหลายอย่างของ iPSC ต่อเซลล์ต้นกำเนิดที่มีศักยภาพหลายอย่างที่แยกได้ตามธรรมชาติ:

• คุณสมบัติทางชีววิทยาของเซลล์
  • ลักษณะทางสัณฐานวิทยา: เซลล์ iPSC มีลักษณะทางสัณฐานวิทยาคล้ายกับเซลล์ ESC แต่ละเซลล์มีรูปร่างกลม มีนิวเคลียส ขนาดใหญ่ และไซโตพลา ซึมน้อย โคโลนีของเซลล์ iPSC ก็คล้ายกับโคโลนีของเซลล์ ESC เช่นกัน เซลล์ iPSC ของมนุษย์ก่อตัวเป็นโคโลนีที่มีขอบคม แบน และอัดแน่นคล้ายกับเซลล์ hESC ในขณะที่เซลล์ iPSC ของหนูก่อตัวเป็นโคโลนีคล้ายกับเซลล์ mESC ซึ่งแบนน้อยกว่าและรวมตัวกันเป็นกลุ่มมากกว่าเซลล์ hESC
  • คุณสมบัติการเจริญเติบโต: ระยะเวลาการเพิ่มจำนวนเป็นสองเท่าและ กิจกรรมการแบ่งเซลล์แบบ ไมโทซิสเป็นหัวใจสำคัญของเซลล์ต้นกำเนิดจากตัวอ่อน (ESCs) เนื่องจากเซลล์ต้นกำเนิดต้องสามารถสร้างตัวเองขึ้นใหม่ได้ตามนิยามของมัน เซลล์ iPSCs มีกิจกรรมการแบ่งเซลล์แบบไมโทซิส สร้างตัวเองขึ้นใหม่ได้อย่างแข็งขัน ขยายพันธุ์ และแบ่งตัวในอัตราที่เท่ากับ ESCs
  • เครื่องหมายของเซลล์ต้นกำเนิด: เซลล์ iPSC แสดงเครื่องหมายแอนติเจนบนพื้นผิวเซลล์ที่แสดงออกในเซลล์ ESC เซลล์ iPSC ของมนุษย์แสดงเครื่องหมายเฉพาะของ hESC รวมถึง SSEA-3, SSEA-4, TRA-1-60, TRA-1-81, TRA-2-49/6E และ Nanog เซลล์ iPSC ของหนูแสดง SSEA-1 แต่ไม่แสดง SSEA-3 หรือ SSEA-4 เช่นเดียวกับ mESC
  • ยีนของเซลล์ต้นกำเนิด: iPSC แสดงออกยีนที่พบใน ESC ที่ยังไม่ได้รับการเปลี่ยนแปลงสภาพ รวมถึง Oct-3/4, Sox2, Nanog, GDF3, REX1, FGF4, ESG1, DPPA2, DPPA4 และ hTERT
  • กิจกรรมของเทโลเมอเรส: เทโลเมอเรสมีความจำเป็นต่อการรักษาการแบ่งเซลล์ให้ดำเนินต่อไปได้โดยไม่ถูกจำกัดด้วยขีดจำกัดของเฮย์ฟลิคที่ประมาณ 50 การแบ่งเซลล์ เซลล์ต้นกำเนิดตัวอ่อนมนุษย์ (hESCs) แสดงกิจกรรมของเทโลเมอเรสในระดับสูงเพื่อรักษาการสร้างใหม่และการเพิ่มจำนวน และเซลล์เหนี่ยวนำแบบเหนี่ยวนำของมนุษย์ (iPSCs) ก็แสดงกิจกรรมของเทโลเมอเรสในระดับสูงและแสดงออกถึง hTERT (human telomerase reverse transcriptase ) ซึ่งเป็นส่วนประกอบที่จำเป็นในโปรตีนคอมเพล็กซ์ของเทโลเมอเรส
• ความสามารถในการเปลี่ยนแปลงเป็นเซลล์ชนิดต่างๆ: เซลล์ iPSC สามารถเปลี่ยนแปลงไปเป็นเซลล์ชนิดต่างๆ ได้ในลักษณะคล้ายกับเซลล์ ESC จนกลายเป็นเนื้อเยื่อที่แตกต่างกันอย่างสมบูรณ์
  • การสร้างเซลล์ประสาท: เซลล์ iPSC ถูกทำให้แตกต่างไปเป็นเซลล์ ประสาท โดยแสดงออกถึงยีน βIII-tubulin, tyrosine hydroxylase, AADC, DAT, ChAT, LMX1B และ MAP2 การมีอยู่ของ เอนไซม์ที่เกี่ยวข้องกับ แคเทโคลามีนอาจบ่งชี้ว่าเซลล์ iPSC เช่นเดียวกับเซลล์ hESC อาจสามารถแตกต่างไปเป็น เซลล์ ประสาทโดปามี นได้ ยีนที่เกี่ยวข้องกับเซลล์ต้นกำเนิดถูกลดระดับลงหลังจากกระบวนการแตกต่าง
  • การสร้างเซลล์หัวใจ: เซลล์ iPSC ถูกทำให้แตกต่างไปเป็นเซลล์กล้ามเนื้อหัวใจซึ่งเริ่มเต้นเองโดยธรรมชาติ เซลล์กล้ามเนื้อหัวใจแสดงออกถึงยีน TnTc, MEF2C, MYL2A, MYHCβ และ NKX2.5 ยีนที่เกี่ยวข้องกับเซลล์ต้นกำเนิดถูกลดระดับการแสดงออกหลังจากการสร้างเซลล์แตกต่าง
  • การเกิดเนื้องอกเทอราโตมา: เซลล์ iPSC ที่ฉีดเข้าไปในหนูที่มีภาวะภูมิคุ้มกัน บกพร่องจะเกิด เนื้องอกเทอราโตมา ขึ้นเองโดยธรรมชาติ หลังจากเก้าสัปดาห์ เนื้องอกเทอราโตมาเป็นเนื้องอกที่มีเซลล์หลายสายพันธุ์ โดยมีเนื้อเยื่อที่ได้มาจากชั้นเนื้อเยื่อต้นกำเนิด ทั้งสามชั้น ได้แก่ เอนโดเดิร์มเมโซเดิร์มและเอ็กโตเดิร์มซึ่งแตกต่างจากเนื้องอกชนิดอื่น ๆ ที่มักจะมีเซลล์เพียงชนิดเดียว การเกิดเนื้องอกเทอราโตมาเป็นการทดสอบที่สำคัญสำหรับภาวะพหุศักยภาพ (pluripotency)
  • เอ็มบริออยด์บอดี้: เซลล์ต้นกำเนิดตัวอ่อนมนุษย์ (hESCs) ที่เลี้ยงในห้องปฏิบัติการจะสร้างโครงสร้างคล้ายลูกบอลที่มีรูปร่างคล้ายตัวอ่อน เรียกว่า " เอ็มบริออยด์บอดี้ " ซึ่งประกอบด้วยแกนกลางของเซลล์ hESCs ที่กำลังแบ่งตัวและกำลังเปลี่ยนแปลงไปเป็นเซลล์ชนิดต่างๆ และส่วนรอบนอกเป็นเซลล์ที่เปลี่ยนแปลงไปอย่างสมบูรณ์จากทั้งสามชั้นของเนื้อเยื่อต้นกำเนิด เซลล์ iPSCs ก็สามารถสร้างเอ็มบริออยด์บอดี้ได้เช่นกัน และมีเซลล์ที่เปลี่ยนแปลงไปแล้วอยู่บริเวณรอบนอก
  • หนูไคเมอริก: เซลล์ต้นกำเนิดตัว อ่อนมนุษย์ (hESCs) อาศัยอยู่ตามธรรมชาติภายในกลุ่มเซลล์ชั้นใน ( เอ็มบริโอบลาสต์ ) ของบลาสโตซิสต์ และภายในเอ็มบริโอบลาสต์ เซลล์เหล่านี้จะพัฒนาไปเป็นตัวอ่อน ในขณะที่เปลือกของบลาสโตซิสต์ ( โทรโฟบลาสต์ ) จะพัฒนาไปเป็นเนื้อเยื่อภายนอกตัวอ่อน โทรโฟบลาสต์ที่เป็นโพรงไม่สามารถสร้างตัวอ่อนที่มีชีวิตได้ ดังนั้นจึงจำเป็นที่เซลล์ต้นกำเนิดตัวอ่อนภายในเอ็มบริโอบลาสต์จะต้องพัฒนาและสร้างตัวอ่อนขึ้นมา เซลล์ iPSCs ถูกฉีดเข้าไปในโทรโฟบลาสต์โดยใช้ไมโครปิเปตและบลาสโตซิสต์ถูกย้ายไปยังหนูตัวเมียที่รับเซลล์ ลูกหนู ไคเมอริกที่มีชีวิตถูกสร้างขึ้น: หนูที่มีอนุพันธ์ของ iPSC กระจายอยู่ทั่วร่างกายด้วยอัตราส่วนไคเมอริซึม 10–90%
  • การเสริมกันของเทตราพลอยด์ : เซลล์ iPS จากไฟโบรบลาสต์ของตัวอ่อนหนูที่ฉีดเข้าไปในบลาสโตซิสต์เทตราพลอยด์ (ซึ่งสามารถสร้างเนื้อเยื่อภายนอกตัวอ่อนได้เท่านั้น) สามารถสร้างหนูที่สมบูรณ์ ไม่ใช่ไคเมอริก และมีภาวะเจริญพันธุ์ได้ แม้ว่าจะมีอัตราความสำเร็จต่ำก็ตาม^{[ 42 ] [ 58 ] [ 59 ]}ประสิทธิภาพของการผลิตหนู PSC ทั้งหมดสามารถเพิ่มขึ้นได้โดยการให้เซลล์ต้นกำเนิดที่มีศักยภาพหลายอย่างสัมผัสกับพลาสมิดอิพิโซมอลที่เข้ารหัส Sox2 และ Klf4 ที่ได้รับการดัดแปลง (ค็อกเทล SK) ในระยะเวลาสั้นๆ^{[ 30 ]}
• การปรับเปลี่ยนโปรแกรมเอพิเจเนติกส์
  • การกำจัดหมู่เมทิลออกจากโปรโมเตอร์: การเติมหมู่เมทิลคือการถ่ายโอนหมู่เมทิลไปยังเบสของดีเอ็นเอ โดยทั่วไปจะเป็นการถ่ายโอนหมู่เมทิลไปยังโมเลกุลไซโตซีนในตำแหน่ง CpG (ลำดับไซโตซีน/กัวนีนที่อยู่ติดกัน) การเติมหมู่เมทิลอย่างแพร่หลายในยีนจะรบกวนการแสดงออก ของยีน โดยการป้องกันการทำงานของโปรตีนที่เกี่ยวข้องกับการแสดงออก หรือโดยการดึงดูดเอนไซม์ที่รบกวนการแสดงออก ดังนั้น การเติมหมู่เมทิลในยีนจึงทำให้ยีนนั้นเงียบลงอย่างมีประสิทธิภาพโดยการป้องกันการถอดรหัส โปรโมเตอร์ของยีนที่เกี่ยวข้องกับความสามารถในการเปลี่ยนแปลงเป็นเซลล์ชนิดต่างๆ ได้แก่ Oct-3/4, Rex1 และ Nanog ถูกกำจัดหมู่เมทิลใน iPSC ซึ่งแสดงให้เห็นถึงกิจกรรมของโปรโมเตอร์และการส่งเสริมและการแสดงออกของยีนที่เกี่ยวข้องกับความสามารถในการเปลี่ยนแปลงเป็นเซลล์ชนิดต่างๆ ใน ​​iPSC อย่างแข็งขัน
  • การเมทิลเลชันของ DNA ทั่วโลก: เซลล์ iPS ของมนุษย์มีความคล้ายคลึงกับเซลล์ ES อย่างมากในรูปแบบของไซโตซีน ที่ ถูกเมทิลเลชันมากกว่าเซลล์ประเภทอื่น ๆ อย่างไรก็ตาม มีไซต์ประมาณหนึ่งพันไซต์ที่แสดงความแตกต่างในสายเซลล์ iPS หลายสาย ครึ่งหนึ่งของไซต์เหล่านี้คล้ายกับสายเซลล์ร่างกายที่เซลล์ iPS ได้รับมา ส่วนที่เหลือเป็นลักษณะเฉพาะของ iPSC นอกจากนี้ยังพบพื้นที่หลายสิบแห่งที่มี ขนาด หลายเมกะเบสซึ่งเซลล์ iPS ไม่ได้รับการตั้งโปรแกรมใหม่ให้กลับไปเป็นสถานะเซลล์ ES ^{[ 60 ]}
  • การกำจัดหมู่เมทิลออกจากฮิสโตน: ฮิสโตนเป็นโปรตีนที่ทำให้เกิดการอัดแน่นของโครงสร้างและมีตำแหน่งเฉพาะที่ลำดับดีเอ็นเอ ซึ่งสามารถส่งผลต่อกิจกรรมของฮิสโตนผ่านการดัดแปลงต่างๆ ที่เกี่ยวข้องกับโครมาติน ฮิสโตน H3 ที่เกี่ยวข้องกับ Oct-3/4, Sox2 และ Nanog ถูกกำจัดหมู่เมทิลออกไป ซึ่งบ่งชี้ว่ามีการแสดงออกของ Oct-3/4, Sox2 และ Nanog

• ข้อกังวลหลักเกี่ยวกับการประยุกต์ใช้ iPSC ในทางคลินิกที่อาจเกิดขึ้นได้คือแนวโน้มที่จะก่อให้เกิดเนื้องอก^{[ 61 ]}เช่นเดียวกับ ESC iPSC สามารถก่อให้เกิดเนื้องอกเทอราโตมา ได้ง่าย เมื่อฉีดเข้าไปในหนูที่มีภูมิคุ้มกันบกพร่อง การก่อตัวของเนื้องอกเทอราโตมาถือเป็นอุปสรรคสำคัญต่อการแพทย์ฟื้นฟูโดยใช้เซลล์ต้นกำเนิดตามที่ FDA กำหนด
• การศึกษาล่าสุดเกี่ยวกับการฟื้นตัวของการทำงานของมอเตอร์หลังจากได้รับบาดเจ็บไขสันหลังในหนูแสดงให้เห็นว่า หลังจากปลูกถ่ายเซลล์ต้นกำเนิดแบบเหนี่ยวนำให้เกิดความสามารถในการสร้างเซลล์หลายชนิดจากมนุษย์เข้าไปในหนู เซลล์เหล่านั้นจะแยกตัวออกเป็นเซลล์ประสาท 3 สายพันธุ์ในไขสันหลัง เซลล์เหล่านี้กระตุ้นการงอกใหม่ของไขสันหลังที่เสียหาย รักษาการสร้างไมอีลิน และสร้างไซแนปส์ ผลลัพธ์เชิงบวกเหล่านี้ได้รับการสังเกตนานกว่า 112 วันหลังจากได้รับบาดเจ็บไขสันหลัง โดยไม่มีการก่อตัวของเนื้องอก^{[ 62 ]}อย่างไรก็ตาม การศึกษาติดตามผลโดยกลุ่มเดียวกันแสดงให้เห็นว่าโคลนที่แตกต่างกันของเซลล์ต้นกำเนิดแบบเหนี่ยวนำให้เกิดความสามารถในการสร้างเซลล์หลายชนิดจากมนุษย์ในที่สุดก็ก่อตัวเป็นเนื้องอก^{[ 63 ]}
• เนื่องจากในปัจจุบัน เซลล์ iPSC สามารถผลิตได้อย่างมีประสิทธิภาพสูงโดยใช้การดัดแปลงเท่านั้น จึงคาดการณ์กันโดยทั่วไปว่าเซลล์ iPSC จะมีความปลอดภัยน้อยกว่าและก่อให้เกิดเนื้องอกได้มากกว่าเซลล์ hESC ยีนทั้งหมดที่แสดงให้เห็นว่าส่งเสริมการสร้างเซลล์ iPSC นั้น ล้วนมีความเชื่อมโยงกับโรคมะเร็งในรูปแบบใดรูปแบบหนึ่ง ยีนบางส่วนเป็นยีนก่อมะเร็งที่รู้จักกันดี รวมถึงสมาชิกในกลุ่มยีน Myc แม้ว่าการตัดยีน Myc ออกไปจะยังคงทำให้เกิดเซลล์ iPSC ได้ แต่ประสิทธิภาพจะลดลงถึง 100 เท่า
• มีการสาธิตวิธีการผลิต iPSC โดยไม่ใช้วิธีทางพันธุกรรมโดยใช้โปรตีนรีคอมบิแนนท์ แต่ประสิทธิภาพค่อนข้างต่ำ^{[ 49 ]}อย่างไรก็ตาม การปรับปรุงวิธีการนี้ให้มีประสิทธิภาพสูงขึ้นอาจนำไปสู่การผลิต iPSC ที่ปลอดภัยยิ่งขึ้น วิธีการอื่นๆ เช่น การใช้อะดีโนไวรัสหรือพลาสมิด โดยทั่วไปถือว่าปลอดภัยกว่าวิธีการใช้เรโทรไวรัส
• ประเด็นสำคัญสำหรับการศึกษาในอนาคตในด้าน iPSC คือการทดสอบความสามารถในการก่อเนื้องอกของ iPSC โดยตรงโดยใช้วิธีการที่เลียนแบบแนวทางที่จะใช้สำหรับการบำบัดทางการแพทย์เพื่อการฟื้นฟู การศึกษาดังกล่าวมีความสำคัญอย่างยิ่ง เนื่องจาก iPSC ไม่เพียงแต่ก่อให้เกิดเนื้องอกเทอราโตมาเท่านั้น แต่หนูที่ได้จาก iPSC ยังมีอัตราการเสียชีวิตจากมะเร็งร้ายสูงอีกด้วย^{[ 64 ]}บทความที่ตีพิมพ์ในปี 2010 ในวารสาร Stem Cells ระบุว่าเซลล์ iPS มีความสามารถในการก่อเนื้องอกมากกว่า ESC มาก ซึ่งสนับสนุนแนวคิดที่ว่าความปลอดภัยของเซลล์ iPS เป็นเรื่องที่น่ากังวลอย่างยิ่ง^{[ 65 ]}
• ความกังวลเกี่ยวกับภูมิคุ้มกันของเซลล์ IPS เกิดขึ้นในปี 2011 เมื่อ Zhou และคณะทำการศึกษาโดยใช้การทดสอบการก่อตัวของเทอราโตมาและแสดงให้เห็นว่าเซลล์ IPS สร้างการตอบสนองทางภูมิคุ้มกันที่แข็งแกร่งพอที่จะทำให้เกิดการปฏิเสธเซลล์ อย่างไรก็ตาม เมื่อทำการทดลองในลักษณะเดียวกันกับเซลล์ ES ที่เทียบเท่าทางพันธุกรรม Zhou และคณะกลับพบเทอราโตมาซึ่งบ่งชี้ว่าเซลล์เหล่านั้นได้รับการยอมรับจากระบบภูมิคุ้มกัน^{[ 66 ]}ในปี 2013 Araki และคณะพยายามที่จะทำซ้ำข้อสรุปที่ได้รับจาก Zhou และคณะโดยใช้วิธีการที่แตกต่างกัน พวกเขาใช้เซลล์จากไคเมราที่เพาะเลี้ยงจากโคลน IPSC และตัวอ่อนของหนู จากนั้นจึงนำเนื้อเยื่อนี้ไปปลูกถ่ายใน หนู ที่มีพันธุกรรมเหมือนกันพวกเขาทำการทดลองที่คล้ายกันโดยใช้เซลล์ ES แทนโคลน IPSC และเปรียบเทียบผลลัพธ์ ผลการวิจัยระบุว่าไม่มีความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญในการตอบสนองทางภูมิคุ้มกันที่เกิดจากเซลล์ IPS และเซลล์ ES นอกจากนี้ Araki และคณะ รายงานการตอบสนองทางภูมิคุ้มกันเพียงเล็กน้อยหรือไม่มีเลยสำหรับเซลล์ทั้งสองสายพันธุ์^{[ 67 ]}ดังนั้น Araki et al. จึงไม่สามารถสรุปได้เหมือนกับ Zhou et al.

การผลิตเซลล์ iPS ยังคงเป็นเรื่องท้าทายเนื่องจากปัญหาทั้งหกประการที่กล่าวมาข้างต้น การแลกเปลี่ยนที่สำคัญที่ต้องเอาชนะคือระหว่างประสิทธิภาพและการบูรณาการจีโนม วิธีการส่วนใหญ่ที่ไม่อาศัยการบูรณาการของทรานส์ยีนนั้นไม่มีประสิทธิภาพ ในขณะที่วิธีการที่อาศัยการบูรณาการของทรานส์ยีนนั้นต้องเผชิญกับปัญหาของการสร้างเซลล์ใหม่ที่ไม่สมบูรณ์และการเกิดเนื้องอก แม้ว่าจะมีการพยายามใช้เทคนิคและวิธีการมากมายก็ตาม กลยุทธ์อีกชุดใหญ่คือการทำลักษณะเฉพาะของโปรตีนในเซลล์ iPS ^{[ 59 ]}การศึกษาเพิ่มเติมและกลยุทธ์ใหม่ ๆ ควรสร้างโซลูชันที่เหมาะสมที่สุดสำหรับความท้าทายหลักทั้งห้าประการ แนวทางหนึ่งอาจพยายามรวมคุณลักษณะเชิงบวกของกลยุทธ์เหล่านี้เข้าด้วยกันเป็นเทคนิคที่มีประสิทธิภาพสูงสุดในการสร้างเซลล์ iPS ใหม่

แนวทางอื่นคือการใช้เซลล์ iPS ที่ได้จากผู้ป่วยเพื่อระบุยาบำบัดที่สามารถฟื้นฟูฟีโนไทป์ได้ ตัวอย่างเช่น เซลล์ iPS ที่ได้จากผู้ป่วยที่เป็นโรค ectodermal dysplasia syndrome (EEC) ซึ่ง ยีน p63กลายพันธุ์ แสดงให้เห็นถึงการกำหนดทิศทางของเยื่อบุผิวที่ผิดปกติ ซึ่งสามารถแก้ไขได้บางส่วนด้วยสารประกอบขนาดเล็ก^{[ 68 ]}

คุณสมบัติที่น่าสนใจของเซลล์ iPS ของมนุษย์คือความสามารถในการสร้างเซลล์เหล่านี้จากผู้ป่วยที่เป็นผู้ใหญ่เพื่อศึกษาพื้นฐานทางเซลล์ของโรคในมนุษย์ เนื่องจากเซลล์ iPS สามารถสร้างตัวเองขึ้นใหม่ได้และมีศักยภาพในการเปลี่ยนแปลงเป็นเซลล์ชนิดต่างๆ ได้อย่างไม่จำกัด จึงถือเป็นแหล่งเซลล์จากผู้ป่วยที่สามารถเปลี่ยนเป็นเซลล์ชนิดใดก็ได้ในร่างกาย ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งเพราะเซลล์มนุษย์ชนิดอื่นๆ ที่ได้จากผู้ป่วยมักจะหยุดการเจริญเติบโตหลังจากผ่านไปไม่กี่รอบในการเพาะเลี้ยงในห้องปฏิบัติการ เซลล์ iPS ได้ถูกสร้างขึ้นสำหรับโรคทางพันธุกรรมของมนุษย์หลากหลายชนิด รวมถึงโรคทั่วไป เช่น กลุ่มอาการดาวน์และโรคไตถุงน้ำ^{[ 69 ] [ 70 ] [ 71 ]}ในหลายกรณี เซลล์ iPS ที่ได้จากผู้ป่วยแสดงให้เห็นถึงความบกพร่องของเซลล์ที่ไม่พบในเซลล์ iPS จากผู้ที่มีสุขภาพดี ซึ่งให้ข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับพยาธิสรีรวิทยาของโรค^{[ 72 ] [ 73 ]}โครงการความร่วมมือระหว่างประเทศ StemBANCC ก่อตั้งขึ้นในปี 2555 เพื่อสร้างคอลเลกชันของเซลล์ iPS สำหรับการคัดกรองยาสำหรับโรคต่างๆ ความพยายามนี้ ได้รับการจัดการโดยมหาวิทยาลัยออกซ์ฟอร์ดโดยได้รวบรวมเงินทุนและทรัพยากรจากบริษัทเภสัชกรรม 10 แห่งและมหาวิทยาลัย 23 แห่ง เป้าหมายคือการสร้างคลังเซลล์ iPS จำนวน 1,500 สายพันธุ์ ซึ่งจะนำไปใช้ในการทดสอบยาในระยะเริ่มต้นโดยการจำลองสภาพแวดล้อมของโรคในมนุษย์^{[ 74 ]}นอกจากนี้ การผสมผสานเทคโนโลยี hiPSC และตัวบ่งชี้แรงดันไฟฟ้าและแคลเซียมโมเลกุลขนาดเล็กหรือที่เข้ารหัสทางพันธุกรรม ทำให้เกิดแพลตฟอร์มขนาดใหญ่และมีประสิทธิภาพสูงสำหรับการคัดกรองความปลอดภัยของยาโรคหัวใจและหลอดเลือด^{[ 75 ] [ 76 ] [ 77 ] [ 78 ] [ 79 ]}

นักวิจัยจากประเทศญี่ปุ่นได้รายงานการพิสูจน์แนวคิดการใช้เซลล์ต้นกำเนิดแบบเหนี่ยวนำให้เป็นเซลล์ต้นกำเนิดหลายศักยภาพ (iPSCs) เพื่อสร้างอวัยวะมนุษย์สำหรับการปลูกถ่าย โดยได้สร้าง "ตับ จำลอง " ของมนุษย์ (iPSC-LBs) จากเซลล์ต้นกำเนิดสามชนิดผสมกัน ได้แก่ เซลล์ตับ (สำหรับการทำงานของตับ) ที่ได้จากการกระตุ้นจาก iPSCs; เซลล์ต้นกำเนิดบุผนังหลอดเลือด (เพื่อสร้างเยื่อบุหลอดเลือด ) จากเลือดสายสะดือ ; และเซลล์ต้นกำเนิดมีเซนไคม์ (เพื่อสร้างเนื้อเยื่อเกี่ยวพัน ) วิธีการใหม่นี้ช่วยให้เซลล์ชนิดต่างๆ สามารถรวมตัวกันเองเป็นอวัยวะที่ซับซ้อน เลียนแบบกระบวนการพัฒนาของทารก ในครรภ์ หลังจากเพาะเลี้ยงในหลอดทดลองเพียงไม่กี่วัน ตับจำลองเหล่านี้ก็ถูกปลูกถ่ายเข้าไปในหนูทดลอง ซึ่ง "ตับ" นั้นเชื่อมต่อกับหลอดเลือดของหนูได้อย่างรวดเร็วและเจริญเติบโตต่อไป ที่สำคัญที่สุดคือ มันสามารถทำหน้าที่ของตับได้ตามปกติ รวมถึงการเผาผลาญยาและการผลิตโปรตีนเฉพาะของตับ การศึกษาเพิ่มเติมจะติดตามอายุการใช้งานของอวัยวะที่ปลูกถ่ายในร่างกายของผู้รับ (ความสามารถในการรวมตัวหรือหลีกเลี่ยงการปฏิเสธ ) และว่าอวัยวะนั้นจะกลายเป็นเนื้องอก หรือ ไม่^{[ 80 ] [ 81 ]}

ในปี 2021 ได้มีการสาธิต วิธีการ สร้างหัวใจที่เสียหาย ขึ้นใหม่โดยใช้ปัจจัย Yamanaka ที่สามารถสลับได้โดยไม่ก่อให้เกิดเนื้องอกในหนูทดลอง และประสบความสำเร็จหากการแทรกแซงนั้นดำเนินการทันทีก่อนหรือหลังเกิดภาวะหัวใจวาย^{[ 82 ]}ในปี 2020 ประเทศญี่ปุ่นเป็นประเทศแรกที่ปลูกถ่ายเซลล์หัวใจที่เพาะเลี้ยงในห้องปฏิบัติการให้กับผู้ป่วยมนุษย์^{[ 83 ]}

เซลล์เลือดจากสายสะดือของตัวอ่อนถูกเหนี่ยวนำให้เป็นเซลล์ต้นกำเนิดที่มีศักยภาพหลายอย่างโดยใช้พลาสมิดดีเอ็นเอ โดยใช้เครื่องหมายเอนโดธีเลียล/เพอริไซติกบนพื้นผิวเซลล์CD31และCD146นักวิจัยระบุ 'เซลล์ต้นกำเนิดหลอดเลือด' ซึ่งเป็นเซลล์ต้นกำเนิดหลอดเลือดที่มีศักยภาพหลายอย่างคุณภาพสูง หลังจากฉีดเซลล์ iPS เข้าไปในน้ำวุ้นตา ของ เรตินาที่เสียหายของหนูโดยตรง เซลล์ต้นกำเนิดจะฝังตัวในเรตินา เจริญเติบโต และซ่อมแซมหลอดเลือด^{[ 84 ] [ 85 ]}

เซลล์ประสาทต้นกำเนิดที่ได้จาก iPSC ที่ติดฉลากซึ่งฉีดเข้าไปในสัตว์ทดลองที่มีรอยโรคในสมองแสดงให้เห็นว่าสามารถเคลื่อนย้ายไปยังบริเวณรอยโรคได้ และสังเกตเห็นการปรับปรุงการทำงานของมอเตอร์บางส่วน^{[ 86 ]}

เซลล์กล้ามเนื้อหัวใจที่เต้นได้ เซลล์กล้ามเนื้อหัวใจที่ได้จาก iPSC สามารถผลิตได้ในปริมาณมากโดยใช้โปรโตคอลการแยกความแตกต่างที่กำหนดทางเคมี^{[ 87 ] [ 88 ]}โปรโตคอลเหล่านี้มักจะปรับเปลี่ยนเส้นทางการส่งสัญญาณการพัฒนาเดียวกันที่จำเป็นสำหรับ การ พัฒนาหัวใจ^{[ 89 ]}เซลล์กล้ามเนื้อหัวใจ iPSC เหล่านี้สามารถจำลองภาวะ หัวใจเต้นผิดจังหวะทางพันธุกรรม และการตอบสนองต่อยาของหัวใจได้ เนื่องจากมีพื้นฐานทางพันธุกรรมเดียวกันกับผู้ป่วยที่นำมา^{[ 90 ] [ 91 ] [ 92 ] [ 93 ]}

ในเดือนมิถุนายน พ.ศ. 2557 Takara Bio ได้รับการถ่ายทอดเทคโนโลยีจาก iHeart Japan ซึ่งเป็นบริษัทร่วมทุนจากสถาบันวิจัยเซลล์ iPS ของมหาวิทยาลัยเกียวโต เพื่อให้สามารถใช้เทคโนโลยีและสิทธิบัตรที่กระตุ้นการเปลี่ยนแปลงของเซลล์ iPS ไปเป็นเซลล์กล้ามเนื้อหัวใจได้แต่เพียงผู้เดียวในเอเชีย บริษัทได้ประกาศแนวคิดที่จะขายเซลล์กล้ามเนื้อหัวใจให้กับบริษัทเภสัชกรรมและมหาวิทยาลัยเพื่อช่วยพัฒนาตัวยาใหม่สำหรับโรคหัวใจ^{[ 94 ]}

เมื่อวันที่ 9 มีนาคม 2561 คณะกรรมการเวชศาสตร์ฟื้นฟูเฉพาะทางของมหาวิทยาลัยโอซาก้า ได้อนุมัติแผนการวิจัยทางคลินิกครั้งแรกของโลกอย่างเป็นทางการ ในการปลูกถ่าย "แผ่นกล้ามเนื้อหัวใจ" ที่สร้างจากเซลล์ iPS เข้าสู่หัวใจของผู้ป่วยที่มีภาวะหัวใจล้มเหลวอย่างรุนแรง มหาวิทยาลัยโอซาก้าประกาศว่าได้ยื่นคำขอต่อกระทรวงสาธารณสุข แรงงาน และสวัสดิการในวันเดียวกันนั้นด้วย

เมื่อวันที่ 16 พฤษภาคม 2561 แผนการวิจัยทางคลินิกได้รับการอนุมัติจากกลุ่มผู้เชี่ยวชาญของกระทรวงสาธารณสุข แรงงาน และสวัสดิการ โดยมีเงื่อนไข^{[ 95 ] [ 96 ]}

ในเดือนตุลาคม พ.ศ. 2562 กลุ่มวิจัยที่มหาวิทยาลัยโอคายามะได้พัฒนาแบบจำลองโรคหัวใจขาดเลือดโดยใช้เซลล์กล้ามเนื้อหัวใจที่แยกความแตกต่างจากเซลล์ iPS ^{[ 97 ]}

แม้ว่าเลือดที่บริจาคหนึ่งไพนต์จะมีเซลล์เม็ดเลือดแดงประมาณสองล้านล้านเซลล์ และมีการรวบรวมเลือดบริจาคมากกว่า 107 ล้านครั้งทั่วโลก แต่ก็ยังมีความต้องการเลือดสำหรับการถ่ายเลือดอย่างมาก ในปี 2014 เซลล์เม็ดเลือดแดงชนิด O ได้รับการสังเคราะห์ขึ้นที่หน่วยบริการถ่ายเลือดแห่งชาติสกอตแลนด์จาก iPSC เซลล์เหล่านี้ถูกชักนำให้กลายเป็นเมโซเดิร์มจากนั้นเป็นเซลล์เม็ดเลือดและจากนั้นเป็นเซลล์เม็ดเลือดแดง ขั้นตอนสุดท้ายคือการทำให้เซลล์เหล่านี้ขับนิวเคลียสออกมาและเจริญเติบโตอย่างเหมาะสม เซลล์เม็ดเลือดแดงชนิด O สามารถถ่ายให้กับผู้ป่วยทุกรายได้ การทดลองทางคลินิกในมนุษย์คาดว่าจะเริ่มขึ้นในปี 2016 ^{[ 98 ]}

การทดลองทางคลินิกในมนุษย์ครั้งแรกโดยใช้ iPSC ที่ได้จากเซลล์ของผู้ป่วยเองได้รับการอนุมัติจากกระทรวงสาธารณสุขของญี่ปุ่นและจะดำเนินการในปี 2014 ที่ศูนย์ชีววิทยาการพัฒนา Rikenในเมืองโกเบอย่างไรก็ตาม การทดลองถูกระงับหลังจากกฎหมายเวชศาสตร์ฟื้นฟูฉบับใหม่ของญี่ปุ่นมีผลบังคับใช้ในเดือนพฤศจิกายน 2015 ^{[ 99 ]}โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ชุดแนวทางปฏิบัติที่มีอยู่ได้รับการเสริมความแข็งแกร่งให้มีผลบังคับใช้ทางกฎหมาย (ก่อนหน้านี้เป็นเพียงคำแนะนำ) ^{[ 100 ]} iPSC ที่ได้จากเซลล์ผิวหนังของผู้ป่วย 6 รายที่เป็นโรคจอประสาทตาเสื่อมชนิดเปียกที่เกี่ยวข้องกับอายุได้รับการตั้งโปรแกรมใหม่ให้แตกต่างไปเป็น เซลล์ เยื่อบุผิวเม็ดสีจอประสาทตา (RPE) แผ่นเซลล์จะถูกปลูกถ่ายเข้าไปในจอประสาทตา ที่ได้รับผลกระทบ ซึ่งเนื้อเยื่อ RPE ที่เสื่อมสภาพถูกตัดออก การตรวจสอบความปลอดภัยและการฟื้นฟูการมองเห็นจะใช้เวลาหนึ่งถึงสามปี^{[ 101 ] [ 102 ]}

ในเดือนมีนาคม พ.ศ. 2560 ทีมที่นำโดยMasayo Takahashiได้ทำการปลูกถ่ายเซลล์เรตินาที่ได้จาก iPS จากผู้บริจาคไปยังดวงตาของผู้ป่วยที่เป็นโรคจอประสาทตาเสื่อมขั้นรุนแรงได้สำเร็จเป็นครั้งแรก^{[ 103 ]}อย่างไรก็ตาม มีรายงานว่าขณะนี้พวกเขากำลังประสบกับภาวะแทรกซ้อน^{[ 104 ]}ข้อดีของการใช้ iPSC จากผู้ป่วยเองคือ ในทางทฤษฎีแล้วไม่มีความเสี่ยงต่อการถูกปฏิเสธและไม่จำเป็นต้องใช้เซลล์ต้นกำเนิดจากตัวอ่อน อย่างไรก็ตาม iPSC เหล่านี้ได้มาจากบุคคลอื่น^{[ 102 ]}

ขณะนี้มีการทดลองทางคลินิกใหม่ที่เกี่ยวข้องกับ iPSC กำลังดำเนินการอยู่ไม่เพียงแต่ในญี่ปุ่นเท่านั้น แต่ยังรวมถึงในสหรัฐอเมริกาและยุโรปด้วย^{[ 105 ]}การวิจัยในปี 2021 บนทะเบียนการทดลอง Clinicaltrials.gov ระบุรายการการทดลอง 129 รายการที่กล่าวถึง iPSC แต่ส่วนใหญ่เป็นการทดลองที่ไม่ใช่การแทรกแซง^{[ 106 ]}

ในปี 2026 สภาการกิจการเภสัชกรรมของญี่ปุ่นแนะนำให้กระทรวงสาธารณสุข แรงงาน และสวัสดิการขยายการอนุมัติแบบมีเงื่อนไขให้กับผลิตภัณฑ์บำบัดที่ใช้ iPSC จากผู้บริจาค 2 ชนิด ได้แก่ Amchepry สำหรับโรคพาร์กินสันและ ReHeart สำหรับภาวะหัวใจล้มเหลวอย่างรุนแรง^{[ 107 ]}

เพื่อให้เทคโนโลยีการแพทย์ฟื้นฟูที่ใช้ iPSC สามารถเข้าถึงได้สำหรับผู้ป่วยมากขึ้น จำเป็นต้องสร้าง iPSC สากลที่สามารถปลูกถ่ายได้โดยไม่ขึ้นอยู่กับแฮปโลไทป์ของHLAกลยุทธ์ปัจจุบันสำหรับการสร้าง iPSC สากลมีเป้าหมายหลักสองประการ ได้แก่ การกำจัดการแสดงออกของ HLA และการป้องกัน การโจมตีของ เซลล์ NKเนื่องจากการลบ HLA การลบ ยีน B2MและCIITAโดยใช้ ระบบ CRISPR/Cas9ได้รับการรายงานว่าสามารถยับยั้งการแสดงออกของ HLA คลาส I และคลาส II ตามลำดับ เพื่อหลีกเลี่ยงการโจมตีของเซลล์ NK ได้มีการใช้การถ่ายทอดลิแกนด์ที่ยับยั้งเซลล์ NK เช่นHLA-EและCD47 ^{[ 108 ]} HLA-Cยังคงไม่เปลี่ยนแปลง เนื่องจากอัลลีล HLA-C ทั่วไป 12 ตัวนั้นเพียงพอที่จะครอบคลุมประชากรโลก 95% ^{[ 108 ]}

เซลล์ต้นกำเนิดเมเซนไคมอลที่มีศักยภาพหลายอย่าง เมื่อถูกชักนำให้เกิดศักยภาพหลายอย่าง จะมีศักยภาพอย่างมากในการชะลอหรือย้อนกลับลักษณะการแก่ชรา คุณสมบัติในการต่อต้านริ้วรอยดังกล่าวได้รับการพิสูจน์แล้วในการทดลองทางคลินิกเบื้องต้นในปี 2017 ^{[ 109 ]}ในปี 2020 นักวิจัย จากมหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ดสรุปหลังจากศึกษาหนูสูงอายุว่า เซลล์ของมนุษย์สูงอายุ เมื่อได้รับปัจจัยของยามานากะ อาจได้รับการฟื้นฟูและแทบจะแยกไม่ออกจากเซลล์ของคนหนุ่มสาว^{[ 110 ]}

บทความวิจารณ์ที่ตีพิมพ์ในปี 2025 ตรวจสอบการพัฒนาเซลล์ต้นกำเนิดที่มีศักยภาพสูง (hPSCs) ที่มีภูมิคุ้มกันต่ำ โดยใช้เทคนิคการแก้ไขจีโนมขั้นสูงเพื่อลดความเสี่ยงของการปฏิเสธภูมิคุ้มกันในการบำบัดด้วยเซลล์จากผู้บริจาคต่างสายพันธุ์ เซลล์ hPSCs เหล่านี้ได้รับการออกแบบให้ขาดการแสดงออกของโมเลกุล MHC คลาส I และ II ในขณะที่แสดงออกยีนควบคุมภูมิคุ้มกัน เช่น PD-L1, CD47 และ HLA-G การรวมกันนี้ช่วยเพิ่มการหลีกเลี่ยงภูมิคุ้มกันและสนับสนุนแนวคิดของเซลล์ผู้บริจาคสากลที่ไม่จำเป็นต้องจับคู่แอนติเจนเม็ดเลือดขาวของมนุษย์ (HLA) การบูรณาการระบบยีนฆ่าตัวตาย เช่น Caspase-9 ที่เหนี่ยวนำได้ ช่วยเพิ่มความปลอดภัยยิ่งขึ้นโดยทำให้สามารถกำจัดเซลล์ได้อย่างเลือกสรรในกรณีที่เป็นมะเร็ง กลยุทธ์เหล่านี้มีจุดมุ่งหมายเพื่อปรับปรุงความปลอดภัย ความสามารถในการขยายขนาด และการเข้าถึงการรักษาแบบฟื้นฟู^{[ 111 ]}

• เซลล์ต้นกำเนิดที่ถูกเหนี่ยวนำ
• การรักษาด้วยสเต็มเซลล์
• การสร้างเซลล์ที่มีศักยภาพในการเปลี่ยนแปลงเป็นเซลล์ชนิดต่างๆ โดยการกระตุ้น ซึ่งเป็นข้ออ้างที่ปัจจุบันถูกหักล้างไปแล้ว เกี่ยวกับการสร้างเซลล์ต้นกำเนิดที่มีศักยภาพในการเปลี่ยนแปลงเป็นเซลล์ชนิดต่างๆ โดยการแช่เซลล์ในกรด
• การลดความแตกต่าง
• การหาอนุพันธ์แบบกำหนดทิศทาง
• ความสามารถในการเปลี่ยนแปลงเป็นเซลล์ชนิดต่างๆ

วิกิมีเดียคอมมอนส์มีสื่อที่เกี่ยวข้องกับเซลล์ต้นกำเนิดแบบเหนี่ยวนำให้เป็นเซลล์ต้นกำเนิดที่มีศักยภาพหลายอย่าง (Induced pluripotent stem cells )

• ศูนย์วิจัยและประยุกต์ใช้เซลล์ iPS มหาวิทยาลัยเกียวโต
• ภายใต้ปัจจัยเพียงเล็กน้อย เซลล์ของผู้ใหญ่จะมีลักษณะคล้ายคลึงกับเซลล์ต้นกำเนิดของตัวอ่อน
• การสร้างเซลล์ iPS จาก MEFS ผ่านการแสดงออกของยีน Sox-2, Oct-4, c-Myc และ Klf4 แบบบังคับ
• วิดีโอความยาว 2 นาทีจาก BSCRF เกี่ยวกับเซลล์ต้นกำเนิดแบบเหนี่ยวนำให้เป็นเซลล์หลายศักยภาพ (Induced Pluripotent Stem Cells) เก็บถาวรเมื่อวันที่ 18 เมษายน 2554 ที่Wayback Machine
• วิดีโอ 20 นาที / การค้นพบและอนาคตของเซลล์ต้นกำเนิดแบบเหนี่ยวนำให้เป็นเซลล์หลายศักยภาพ (iPS) โดย ยามานากะ 8 มกราคม 2551
• เอกสารข้อมูลเกี่ยวกับการตั้งโปรแกรมใหม่
• การฝึกอบรมเชิงปฏิบัติการของมหาวิทยาลัยออกซ์ฟอร์ดเกี่ยวกับเทคโนโลยีเซลล์ต้นกำเนิดที่มีศักยภาพหลายอย่างเก็บถาวรเมื่อวันที่ 8 เมษายน 2559 ที่Wayback Machine
• Allen Cell Explorer – โปรแกรมแสดงภาพ 3 มิติที่สมจริงและขับเคลื่อนด้วยข้อมูลของเซลล์ hiPSC ที่มีชีวิตในสภาวะที่มีศักยภาพในการพัฒนาไปเป็นเซลล์ชนิดต่างๆ
• หลักสูตร iPSC ของ CamBioScience ถูกเก็บถาวรเมื่อวันที่ 23 เมษายน 2562 ที่Wayback Machine
• เซลล์ต้นกำเนิดแบบเหนี่ยวนำให้เป็นเซลล์ต้นกำเนิดที่มีศักยภาพหลายอย่าง เทียบกับเซลล์ต้นกำเนิดจากตัวอ่อนที่ได้จากการโคลนนิ่งแบบ SCNT (การอภิปราย) บน Wikiversity