诱导多潜能干细胞(iPSCs)的临床应用进展

诱导多潜能干细胞(induced pluripotent stem cells,iPSCs)自2006年被Yamanaka研究小组发现后,由于其与胚胎干细胞相似的分化潜能,且不涉及伦理问题,在临床研究等方面具有广阔的研究前景并迅速成为当前研究的热点.利用该技术能获得疾病特异的诱导多潜能干细胞,避免了移植中的免疫排斥问题,同时也可将其诱导分化为各种细胞类型并用于疾病模型的研究.本综述主要探讨iPS细胞的疾病模型和细胞治疗的研究进展,并就其存在的问题及应用前景进行浅析.     

基因抑制蛋白质揭示干细胞奥秘

科学家已经采取措施来揭示“干细胞性质”的奥秘:将对是什么促使胚胎干细胞(ES)能无休止地复制并保持其演变成为任何种类人体细胞的潜能作出解释。近期《细胞》和《自然》杂志上发表的论文称,保持干细胞特性的关键因素是称为多冠状聚合蛋白质的分子。美国麻省理工学院(MIT)和剑桥怀特黑德生物医学研究所的研究小组报道,这些蛋白质和其他蛋白质协同作用以抑制大部分调节基因(调节基因的蛋白质启动起关键作用的发育基因),使胚胎干细胞保持处于未分化状态。已知多冠状聚合蛋白质在诸如果蝇和人等不同生物体的发育上,都具有关键性的抑制基因的…     

胚胎干细胞自我更新相关信号转导途径及信号分子

胚胎干细胞(embryonic stem cells, ES cells)是从囊胚期内细胞团(inner cell mass, ICM)分离得到的, 在体外具有无限或较长期的自我更新能力, 并能在特定的诱导条件下分化成各种组织特异性细胞. 鉴于此种特性, ES细胞在临床上具有极其广阔的应用前景. 但是要将ES细胞成功的应用于临床, 必须解决的首要问题是胚胎干细胞是如何实现自我更新及定向分化的. 某些小鼠的ES(mES)细胞可以在LIF等外源性细胞因子的作用下在体外维持自我更新. 研究表明, LIF维持自我更新的能力是通过LIF-LIFR-JAK-STAT3途径实现的, 其中STAT3在该途径中起关键作用. Oct-3/4也是维持ES细胞多能性的重要分子之一, 它与其辅助分子Sox2, Rox-1共同参与调节胚胎的正常发育. Nanog是最近发现的一个同源盒转录因子, 被认为在ES细胞的全能性维持中起关键作用. 此外, BMP, Wnt, ERK途径也在这一过程中起重要作用. 本文中我们对近年来发现的有助于胚胎干细胞自我更新的相关信号转导通路做了概括综述, 主要有LIF-STAT3途径、Oct-3/4和Nanog信号分子. 虽然它们之间是通过怎样的模式相互影响和协调起作用还不是十分清楚, 但为我们以后的研究指明了方向.     

基于BAC同源重组高效构建小鼠胚胎干细胞Nanog基因报告体系

Nanog是最新发现的一个在胚胎干细胞(ES细胞)中特异表达, 并在保持ES细胞多能性的机制中有重要作用的转录因子. Nanog基因的表达能非常灵敏地随ES细胞的分化而下调, 使之成为指示ES细胞多能性最理想的标志基因之一. 本研究基于细菌人工染色体(bacterial artificial chromosome, BAC)同源重组技术, 并改进了将报告基因敲入目的位点的重组方案, 高效构建了小鼠ES细胞(mES细胞)的Nanog/EGFP报告体系. 基因打靶后的mES细胞具有与其源mES细胞相同的特性, 并能稳定地将Nanog与EGFP (enhanced green fluorescence protein)的表达偶联. 此报告体系能通过EGFP的表达有效报告Nanog基因的表达水平, 从而对mES细胞分化或未分化状态作出明显指示. 本研究为mES细胞自我更新和分化的研究提供了一个理想的实验体系, 不仅能用于进一步优化mES细胞的培养体系, 对研究Nanog的表达调控及其与其他维持mES细胞多能性的因子和途径之间的关系也有深远的意义.     

以胚胎干细胞为核供体能促进异种重构胚的体外发育

体细胞在异种成熟的去核卵母细胞中能够去分化和重编程,并能发育到囊胚,甚至能全程发育正常出生。为了评价胚胎干细胞作为供核细胞在异种动物克隆中的意义,以小鼠胚胎干细胞（ES）为核供体,兔成熟的去核卵母细胞为受体构建异种重构胚,分析其在体外的发育能力,并以小鼠胚胎成纤维细胞和成年小鼠外耳皮肤的成纤维细胞为对照。通过核移植的方法分别把3种细胞移入成熟的兔去核卵母细胞透明带下,经电融合和激活后,在体外培养,胚胎干细胞作为供核细胞所构建的异种重构胚在体外发育到囊胚的比例为16.1％,明显高于用成年小鼠外耳皮肤成纤维细胞（0％～3.1％,P<0.05）和小鼠胚胎成纤维细胞（2.1％～3.7％,P<0.05）所构建的异种重构胚的体外囊胚发育率.重构囊胚细胞经染色体分析,证实其染色体来源于小鼠胚胎干细胞。以上结果显示,用胚胎干细胞作为供核细胞,比体细胞作为供核细胞所构建的异种重构胚更容易进行重编程,并且胚胎干细胞指导异种克隆胚胎正常发育的能力强于体细胞。     

经ibeB基因转染的鼠胚胎干细胞分化的研究

ibeB是一个致脑膜炎大肠杆菌K1株中参与大肠杆菌侵袭人脑微血管内皮细胞的基因. 以ibeB基因转染鼠胚胎干细胞, 结果表明, 大肠杆菌脑微血管内皮细胞侵袭蛋白IbeB不但具有“侵袭”功能, 而且可诱导真核细胞向神经样细胞分化, 经ibeB基因稳定转染的鼠胚胎干细胞能特异性表达神经前体细胞标志分子——nestin. GFP标记的活细胞观察显示外源性IbeB蛋白定位于细胞核. 上述结果提示ibeB基因可能在调控nestin表达过程中发挥功能, 这为研究nestin基因的表达调控提供了资料.     

脂肪细胞分化: 一个故事、两个章节

细胞分化是多细胞个体发育和干细胞实现功能活动的基本过程. 作为诱导白色脂肪细胞分化的体外模型, 小鼠3T3-L1前脂肪细胞系的定向分化过程由依赖于细胞周期特定时相(接触抑制期)的许可阶段和独立于细胞周期的执行阶段所组成. 在接触抑制期, 通过细胞代谢方式、细胞周期调控因子和细胞信号转导通路之间的相互作用, 决定了各种染色质表观遗传修饰因子的活动, 从而导致具备脂肪细胞分化潜能的染色质表观遗传修饰模式的形成. 在随后的执行阶段, 这种分化潜能被激素诱发, 通过复杂的基因调控网络的动态活动, 使各种控制脂肪细胞分化基因表达的转录因子按既定的分化时间表打开或者关闭, 并决定相关的靶基因的表达, 最终导致了脂肪细胞的形成.     

胞内区功能缺失的EGFR基因对胚胎生殖细胞系EG4分化的影响

EG4细胞是由10．5d胎龄的129/svJ小鼠原始生殖细胞经体外培养得到的多干细胞系，EG4细胞的发育多能性使其可作为研究细胞分化的体外模型，通过基因转染的方法获得能表达胞内缺失的外源EGFR^d基因的EG4细胞，定名为EG4－EGFR^d，分析其生长分化特性，发现：（1）EG4－EGFR^d细胞可在未分化状态下维持长时间的增殖；（2）经维生素A酸（RA）诱导后，作为对照组的大部分EG4细胞和转染空白质粒的细胞分化为脂肪细胞，而EG4－EGFR^d细胞的分化趋势不明显，表明EGFR在脂肪细胞的发育分化中具有一定的调节作用；（3）EG4细胞接种小鼠皮下，长出的肿块切片分析显示，突变型肿块组织含有大量的未分化细胞和结缔组织，发化细胞以骨骼肌为主，对照组主要含软骨细胞、角质和上皮细胞以及神经管等分化组织，结果表明，EG4细胞的EGFR信号传导系统受抑制后，阻碍了依赖EGFR的细胞分化。     

胚胎干细胞的研究与利用

小鼠胚胎干细胞（ｅｍｂｒｙｏｎｉｃ ｓｔｅｍ ｃｅｌｌ，ＥＳ ｃｅｌｌ）由小鼠囊胚期内细胞团（ｉｎｎｅｒ ｃｅｌｌ ｍａｓｓ）分离得到，具有在体外保持不分我限增殖能力；在胎鼠或成鼠体内胚胎干细胞可以分化形成各种细胞类型；在合适的增减条件下，胚胎干细胞可以定向诱经形成多种细胞类型。人们利用胚胎干细胞建立了多种细胞、组织的体外分化模型，发现并确定了一系列新的生物海性因子，并用于研究哺乳动物早期发育中细     

干细胞

干细胞是一类具有自我复制能力和多向分化潜能的原始未分化细胞，是机体或组织器官的起源细胞，具有形成完整个体的分化潜能或分化成特定／多种细胞组织器官的潜能。干细胞在理论上突破了细胞分化的单向性，由于体外培养的成功．日益显示出对人类健康的潜在价值。最显见的医学应用潜能，是有望成为细胞组织移植甚至器官的新来源．以取代病人体内损坏的细胞组织甚至器官，达到治疗组织缺损、遗传缺陷、器官障碍等难治疾病的目的。     

胚胎干细胞及其在神经系统疾病中的应用

胚胎干细胞是由桑椹胚、内细胞团或原始生殖细胞经体外抑制分化培养后分离筛选出的具有发育全能（或多能）性的细胞。它可在体外无限增殖，并且经诱导后可定向分化为多种细胞类型。因此它可作为细胞替代疗法中的种子细胞来源，为许多疑难疾患的治疗提供崭新的思路和良好的前景。近年来，随着社会的老龄化，神经系统退化性疾病在人类疾病谱中占越来重要的地位，将胚胎干细胞用于此类疾病的治疗，在动物实验中已取得初步成效。此外，胚胎干细胞变可用于治疗脊髓损伤等。本文将就近年来有关胚胎干细胞的分离及鉴定、胚胎干细胞的自我更新、定向分化及其在神经系统疾病中的应用等方面的研究进展作一综述。     

明胶铺底培养人胚胎干细胞的初步研究

基质胶是人胚胎干细胞的无饲养层培养体系中常规使用的包被材料, 但其价格昂贵同时不方便使用. 本文研究了明胶作为替代包被材料的可能性. 结果表明, 明胶能够维持经胰蛋白酶消化的人胚胎干细胞的未分化状态. 生长在明胶上的胚胎干细胞表达多能性标志物, 具有畸胎瘤形成能力同时维持正常核型. 对在明胶上培养了10代的人胚胎干细胞进行检测, 结果显示这些细胞仍然表达高水平的Oct4. 同时, 与基质胶上生长的人胚胎干细胞相比, 明胶上生长的人胚胎干细胞能够形成相似大小和数量的碱性磷酸酶阳性集落(P>0.05), 同时生长在两种包被材料上的人胚胎干细胞含有相似比例的SSEA-4阳性细胞(95.1% vs 94.3%. P >0.05). 这个基于明胶的培养方法可能会帮助我们低成本地对人胚胎干细胞进行大规模扩增     

漫话干细胞

同克隆一样,干细胞技术因为其光明的应用前景和快速的发展速度越来越受到人们的关注。这是为什么呢?干细胞是什么所谓“干细胞”,是指一类具有自我更新和分化潜能的细胞。按分化潜能的大小,干细胞基本上可分为三种类型;一类是全能性干细胞,它具有形成完整个体的分化潜能。如胚胎干细胞(简称ES细胞),它是从早期胚胎的内细胞团分离出来的一种高度未分化的细胞系,具有与早期胚胎细胞相似的形态特征和很强的分化能力,它可以无限增殖并分化成为全身200多种细胞类型,进一步形成机体的组织和器官。另一类是     

成体干细胞可塑性机制及临床应用研究

近年来，人体干细胞因为其广阔的应用前景而备受重视。干细胞是能够稳定生存、复制并具有保持多系分化潜能的原始细胞，可分化为人体两百多种组织细胞。根据个体发育过程中出现的先后次序不同，干细胞可分为胚胎干细胞和成体干细胞。     

维持Oct-4基因表达对小鼠胚胎干细胞分化的影响

通过导入外源性表达的Oct-4基因，使小鼠胚胎干细胞（ES细胞）在维甲酸诱导分化后仍继续维持Oct-4基因的表达，建立了Oct-4基因维持表达的ES－O细胞株。研究发现，在缺乏干细胞分化抑制因子LIF的情况下，Oct-4基因的维持表达本身并不能维持ES－O细胞的干细胞特性；在LIF存在时，Oct-4基因的维持表达增强了ES－O细胞维持干细胞未分化状态的能力, 而且部分抑制了维甲酸诱导的细胞分化，说明Oct-4基因与LIF协同作用才能维持ES细胞的未分化状态，在细胞分化过程中，ES－O细胞倾向于向神经细胞分化，提示Oct-4基因的维持表达可能与神经外胚层分化相关。     

体外诱导脑膜来源的iPS 细胞形成神经样的细胞

单层贴壁的培养方法能够在无血清的情况下将胚胎干细胞(ES 细胞)诱导分化形成神经 样的细胞. 重编程小鼠脑膜细胞产生的多能干细胞(iPS 细胞) C5, 也可以运用诱导ES 细胞神经 发生的方法来诱导神经特异性标志基因Sox1, Sox3, Pax6, Nestin 和Tuj1 的表达; 与之相反, 随 着分化的进行, ES 细胞特异性的标志基因Oct4 和Nanog 的表达量迅速降低. 通过细胞免疫荧 光技术, 可以检测到大量Pax6 和Nestin 阳性的神经前体细胞的存在, 并且随着时间的推移, 这 些前体细胞能够分化形成3 类中枢神经系统的细胞, 分别是神经元、星形胶质细胞和少突胶质 细胞. 体外诱导iPS 细胞形成的个体特异性细胞可以作为研究遗传类疾病机制的工具, 并且可 用来治疗机能紊乱和年老的神经组织. 此外, 脑膜细胞由于高表达胚性调控因子Sox2, 更容易 被逆分化形成iPS 细胞, 为此将更加胜任于临床治疗应用.     

神经干细胞的体外培养和外源基因在其中的表达

神经干细胞（ｎｅｕｒａｌ ｓｔｅｍ ｃｅｌｌｓ,ＮＳＣｓ）是中枢神经系统中保持分裂和分化潜能的细胞,在研究神经系统的发育,分化以及治疗神经系统疾病中具有重要的作用,神经干细胞的移植已成为人们探索治疗神经系统疾病的新途径,成功地在体外对神经干细胞进行了分离和培养,并对其在胎鼠脑中的分布进行了鉴定,还证明带有ＧＦＰ（ｇｒｅｅｎ ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ ｐｒｏｔｅｉｎ）报告基因的腺病毒感染神经干细胞后     

人类成纤维细胞作为人胚胎干细胞饲养层细胞的初步研究

为了避免将来应用时，人类胚胎干细胞接触到小鼠细胞和小鼠可能存在的病理原体，利用人类自身的成纤维细胞作为体外培养人胚胎干细胞的饲养层一直是其将来应用中需要解决的问题，用流产胎儿和成体包皮细胞分离的成纤维细胞作为饲养层，成功地将人类胚胎干细胞传代，传代过程中的人ES细胞在人的成纤维细胞层上保持不分化的特征。     

肝干细胞在小鼠脾脏中集落样生长

为了得到肝干细胞存在的直接证据，对小鼠胎肝细胞进行了长期体外培养，分离到AFP，CD34及ALB等特异性分子标志阳性、并呈集落样生长的原始细胞系。进而采用体内移植实验，发现小鼠的脾脏明显增大，有多个大小不等的结节出现，而且统计学分析显示，形成的脾结节数与移植的胎肝细胞数之间呈正相关关系。组织病理学和免疫组织化学分析表明，结节中的细胞形态多样，增殖旺盛，部分细胞胞质较丰富，具有肝原始细胞的形态学特征，而且AFP，CD34等分子标志为阳性。这些结果证实在小鼠胎肝中存在着具有多分化潜能的肝干细胞。     

EB病毒潜伏膜蛋白1介导c-Jun/Jun B异源二聚体对p16的调节

EB病毒编码的潜伏膜蛋白 1 (LMP1)是重要的致瘤蛋白, 可活化包括AP-1在内的多个转录因子. 转录因子功能性活化体现在其与靶基因启动子结合, 反式激活靶基因转录, 调节靶基因的表达, 从而发挥其生物学效应. 最近发现LMP1可介导c-Jun/Jun B活性异源二聚体的形成, 为寻找其靶基因提供了重要的依据. 采用生物信息学技术, 确定了c-Jun/Jun B活性异源二聚体调控的潜在靶基因p16; 在此基础上, 利用建立的Tet-on系统调控LMP1表达的细胞系, 采用间接免疫荧光法联合激光共聚焦荧光显微镜技术、Western blot方法、荧光素酶活性检测、Super-EMSA方法和流式细胞术, 探讨LMP1介导c-Jun/Jun B异源二聚体对p16的调节功能. 结果表明, LMP1介导的c-Jun/Jun B异源二聚体可下调p16启动子活性及其表达, 并影响细胞的演进. 该研究在AP-1信号传导通路和细胞周期之间建立了新的直接联系, 从而为肿瘤发病机制研究提供了新的思路和实验模式.