面向二十一世纪的生物学

·细胞科学·　　细胞就像是一座我们刚刚来学习寻找周围道路的城市。一幅好“地图”能引导我们去探索青春的秘密、器官再生的奥妙以及许多许多……干细胞演化路标胚胎干细胞是怎样开始向构成人体组织和器官的特化细胞转化的 ?这是多伦多市西奈山医院塞缪尔·卢伦费尔德研究所的细胞生物学家托尼·波森 (ＴｏｎｙＰａｗｓｏｎ)急于想了解的问题。波森及其课题组目前主要的研究方向是细胞内信息传导系统 ,特别是名为“受体酪氨酸激酶” (ＲＴＫ)的跨膜蛋白。ＲＴＫ本质上就是信息通路 ,细胞能由此接收外界信号并将其转变为指示细胞从事各种不…     

克隆人类胚胎:制造天使还是放出魔鬼?

人类胚胎首次克隆潘多拉盒终于打开2 0 0 1年 11月 2 5日 ,位于马萨诸塞州的美国先进细胞技术公司 (ＡＣＴ)宣布已成功克隆出人类胚胎。就像当年第一只克隆羊诞生所带来的巨大冲击一样 ,人类克隆胚胎的出现 ,国际医学界为之震动 ,围绕该研究的伦理道德问题再次摆在世人面前。美国先进细胞技术公司的首席执行官米歇尔·韦斯特 (ＭｉｃｈａｅｌＷｅｓｔ,见图 )在宣布这一成果时说 :“这次实验采用了 8个卵细胞样本 ,其中的两个形成了 4个细胞的胚胎 ,在分裂到 6个细胞时停止了分裂。”韦斯特还说 ,首次克隆出的人类胚胎“很初级” ,数目还不足…     

干细胞研究需要更多人才

近日读到2006年3月英国《自然·医学》杂志上刊登一篇“盛慧珍”的专访。文章的第一句话是:“至少在干细胞研究的学术圈子以外,盛慧珍是不太知名的,可是,她也许应该是一位知名学者。”盛慧珍是我认识的从美国回来工作的科学家,我同意这样的评价。盛慧珍教授成功地把手术切下来的人的包皮细胞的细胞核,转入取出了细胞核的兔的卵母细胞里,由此发育成的早期胚胎中获得了人胚胎干细胞。这项研究的重大意义是第一次证明,灵长类已经分化了的体细胞也能消除分化,并获得重新分化成各种类型细胞的能力。也就是说,获得了“重编程”能力。同时,由于治疗…     

美一研究所将停止利用胚胎获取干细胞

20 0 1年 7月 ,美国东弗吉尼亚药学院约翰药物研究所宣布 :将停止单纯为了获得干细胞而克隆人胚胎的研究。约翰药物研究所在从事干细胞研究致使供卵细胞受精时 ,遭到了反堕胎者的抗议。东弗吉尼亚学院妇产科主任威廉·杰彭斯 (Ｗｉｌ ｌａｍＥ Ｇｉｂｂｏｎｓ)博士说 ,研究所仍然认可干细胞研究 ,做出这样的决定并不是单纯出于对政策压力的反应。发起这项研究的科学家加里·霍金 (ＧａｒｙＨｏｄｇｅｎ)由于疾病原因现已退休 ,而他的继任者罗杰·高斯登(ＲｏｇｅｒＧ Ｇｏｓｔｏｎ)博士对干细胞研究也很感兴趣 ,但他们打算集中在其他的研究…     

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。     

胚胎干细胞多潜能性维持的分子机制

分离于着床前胚胎内细胞团的胚胎干细胞是多潜能性细胞, 在胚泡注射后能产生3个胚层的所有细胞和组织类型. 在合适的培养条件下, 胚胎干细胞保持其多潜能性, 即维持其多向发育潜能及在不分化状态下的对称性细胞分裂能力. 胚胎干细胞的多潜能性是其得以广泛应用的基础. 胚胎干细胞可作为基因敲除或转基因动物的供体细胞、哺乳动物发育的体外模型和再生医学中进行细胞治疗的细胞库. 要实现这些目的, 必须建立化学成分明确的培养体系并在体外长期培养过程中保持胚胎干细胞的多潜能性, 同时应能够对其进行定向诱导分化. 因此, 理解和阐明胚胎干细胞多潜能性维持的分子机制是首要前提. 本文概述了该方面研究的最新进展, 包括LIF/STAT3, BMPs/Smads, canonical Wnt, TGFβ/activin/nodal, PI3K和FGF等信号通路以及oct4, nanog等多潜能性维持相关基因, 并对小鼠和人ES细胞多潜能性维持系统的调控机制及其差异进行了探讨. 进一步阐明这些信号通路和基因之间的相互作用以及胚胎干细胞多潜能性维持系统的调控机制将是未来胚胎干细胞研究领域的主要目标.     

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     

干细胞的研究进展

1998年, Thomson和Gearhart实验室先后建立了源于人类胚胎的干细胞; 1999年, 研究人员又发现即使是成熟的干细胞也可以被分化为不同类型的细胞. 干细胞的研究进展给医学应用领域带来了新的希望, 同时也促使人们重新思考传统的细胞发育概念. 正是由于干细胞的研究获得了突破性进展, 使得有关干细胞的研究被Science评为1999年度十大科学进展之首[1]. 本文从研究概况、一般特性、进化发育、干细胞的研究现状以及应用前景几方面介绍干细胞的研究进展. 1 研究概况 从80年代初期至今, 已经有多种哺乳动物, 包括非人灵长类动物的胚胎干细胞系(emb…     

干细胞研究新动向英国政府支持人类胚胎应用研究

英国政府在今年８月中旬闯入了伦理道德“雷区”,批准了一份要求扩大人类胚胎研究的报告。该报告不仅建议深化人类胚胎研究以开发利用其干革命干细胞（可作为种子最终培育出医用人体组织的原始细胞）,而且也为克隆人类胚胎的研究（此活动已引起激烈争论）开了绿灯。实施这些建议的有关法规将于今年秋天提交议会进行表决。 英国政府的这些新法规若能获通过,可能会比美国国立卫生研究院即将出台的准则容许范围要大一些。约翰·霍普金斯大学医学院的干细胞研究专家约翰·吉尔哈特（Ｊｏｈｎ　Ｇｅａｒｈａｒｔ）说,加拿大、德国和日本最近…     

精原干细胞移植治疗不孕不育小鼠模型的初探

通过曲细精管显微注射法, 将从雄性FVB/NJ-GFP转基因小鼠睾丸内分离得到的精原干细胞注射进不孕不育动物模型—— BALB/c雄性裸鼠的睾丸曲细精管中, 对其生精现象进行了深入的分析. 为了进一步验证精原干细胞移植后的雄鼠重新获得生殖能力, 这些雄鼠被用于自然交配, 并以编码GFP荧光蛋白的cDNA为杂交探针, 用Southern Blot方法分析其后代小鼠的基因型. 实验结果表明, 作为移植受体的不孕不育BALB/c裸鼠是一种免疫缺陷性小鼠, 能较好地避免供体和受体之间的免疫排斥反应. 供体精原干细胞可以在68.33% (41/60)进行移植实验的受体小鼠睾丸内存活、迁移和增殖, 并在受体睾丸内腔中发育成成熟的精子, 有5只杂交后代小鼠的基因型呈现为GFP阳性. 本实验室建立了曲细精管显微注射技术, 并在利用精原干细胞移植治疗不孕不育小鼠的实验中获得了初步成功. 精原干细胞移植技术在探讨精子发生机理、重建不育个体的精子发生和恢复不育症患者的生育能力等方面有着重要的应用前景.     

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。     

iPS研究急待“涅槃重生”

<正>2006年,以山中伸弥教授为首的日本京都大学研究小组通过实验,成功地将小鼠的皮肤细胞——确切地说是成纤维细胞——转化成了干细胞。这是科学家首次获得诱导性多能干细胞,即iPS细胞。iPS细胞的发现有着不同寻常的意义。首先,它更新了人们的观念,从此之后人们不再认为细胞的命运不可逆转。普通体细胞不仅可以逆转为干细胞,而且还可以实现不同组织间的转分化。其次,它绕过了胚胎干细胞的伦理困境,让很多实验室都可以重复这个简单的实验,开展多能干细胞的研究。最后,iPS细胞还具有很多胚胎干细胞所不具备的优势。诸如,将患者自身的i PS细胞在体外操作后重新植入体内,会大大减少排斥反应。     

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     

科学家首次“造”出小鼠胚胎

正科学家一直对人类胚胎早期发育过程抱有极大兴趣,希望能借此了解早期妊娠失败的原因。英国研究人员日前在2017年3月3日出版的《科学》杂志上报告说,他们利用小鼠两种不同类型的干细胞,首次完全在体外培育出了小鼠胚胎。哺乳动物受精卵要经历多次分裂,生成大量干细胞。这些干细胞中,一部分最终形成胚胎身体的,叫作胚胎干细胞。这些胚胎干细胞集聚到一起,形成了胚胎的早期阶段——胚泡。胚泡中还存在另外两种干细     

科学上的竞争让全人类受益

岁末年初,美日两个研究小组几乎同时宣布成功地将人体皮肤细胞改造成了几乎可以和胚胎干细胞相媲美的干细胞——“iPS细胞”,它也被通俗地称为“皮肤干细胞”。它的诞生仿佛给沉寂一时的国际干细胞研究打入了一剂强心剂。     

新技术有望恢复男性生育力

据发表在最近出版的《自然医学》杂志上的一份研究报告显示，运用能够把小鼠体内的未成熟精子细胞转变成功能性精子的新技术，将有可能恢复男性的生育力。 费城宾夕法尼亚兽医学院的研究人员从不生育的小鼠身上收集了未成熟精子细胞──生殖干细胞，然后把它移植入不同种的不生育小鼠的睾丸内，８０％的受体小鼠开始生产正常的精子。同正常雌鼠交配的雄鼠中，有九分之四的雄鼠具有了生育能力。 苏格兰爱丁堡西区总医院的霍华德·库克（Ｈｏｗａｒｄ　Ｃｏｏｋｅ）博士指出，这一新技术将对治疗儿童癌症患者具有帮助，这些儿童由于接受癌症治…     

两性小鼠核移植胚胎干细胞系的建立及其在胚胎干细胞多能性评估中的研究

治疗性克隆的安全性与风险性是阻碍治疗性克隆发展的关键环节之一. 由于受到社会伦理问题的限制, 人胚胎干细胞的多能性检测只能通过畸胎瘤的方式鉴定, 与传统的小鼠生殖系嵌合鉴定方式不同. 但是两种多能性检测方式之间的区别还不清楚. 本研究利用遗传突变两性小鼠心肌成纤维细胞作为核移植供体细胞, 构建核移植胚胎, 经过体外培养获得克隆囊胚, 建立核移植胚胎干细胞系. 对胚胎干细胞系的鉴定结果表明, 两性小鼠核移植胚胎干细胞系表达所有小鼠胚胎干细胞系多能性及特异的分子标记, 如碱性磷酸酶活性, Oct4, Nanog, SSEA-1等, 干细胞注射到免疫缺陷小鼠(SCID)体内能够形成含有三胚层分化附属物的畸胎瘤组织, 证明两性小鼠核移植胚胎干细胞系具有多能性. 但通过囊胚注射的方式获得的二倍体嵌合小鼠经过交配不能获得生殖系嵌合的小鼠, 因而两性小鼠核移植胚胎干细胞系并不具有全能性, 说明体内形成三胚层分化附属物的畸胎瘤组织并不能替代传统的生殖系嵌合, 提示在人治疗性克隆胚胎干细胞系多能性鉴定中, 仍然需要更多、更严格的标准, 进而最大程度地降低治疗性克隆临床应用的风险性.     

开禁干细胞研究会带来什么？

3月9日,对美国的干细胞研究科学家及相关的药物公司是一个历史性时刻,这个国家执行了近8年的对胚胎干细胞研究的禁令将被废除。有意思地是,宣布解禁的地点正是2年前美国总统布什重申对胚胎干细胞研究限制的同一个枝形灯装饰的白宫东大厅内。奥巴马总统在仪式上宣布“将取消禁止联邦政府资助胚胎干细胞研究的限制,大力支持致力于这一研究的科学家。”这一决定以及随后颁布的美国总统行政命令,逆转了自2001年8月9日以来布什政府对胚胎干细胞研究限制的政策。     

细胞中的“超能战士”——干细胞

<正>人体干细胞自我更新和产生新组织的潜能几乎是无穷的,这些特性使得干细胞成为实验室,乃至医学应用上的重要工具。在生物学或医学研究领域,干细胞作为一种有效的治疗手段,其潜能令人难以置信。那么,干细胞是什么?它从何而来?在医学上又有哪些惊人的潜能呢?干细胞从哪里来人体大约由60万亿个细胞组成,这些细胞分属220种细胞类型,各自具有不同的功能。人体机能庞大复杂,却杂而不乱,原因就在于支撑人体的几百种细胞都源于精子和卵子的结合体——受精卵,由它再分化出人体内所有类型的细胞。从这个意义上来说,受精卵是超能的。受精卵发育成胚胎,进而发育成胎儿。而早期未分化的胚胎细胞也是干细胞家族的一员,即"胚胎干细胞"。所谓"干细胞",就是始终存在     

小鼠基因剔除技术

2007年诺贝尔生理学或医学奖颁给了美国犹他大学教授卡佩基(M.R. Capecchi)、美国北卡罗来纳州大学教授史密西斯(O.Smithies)和英国卡迪夫大学教授埃文斯(M.J.Evans),以表彰他们在1980年代分别建立了小鼠胚胎干细胞系和对胚胎干细胞染色体DNA进行定点突变的DNA同源重组技术,从而实现了人们对小鼠基因组进行定点改造的可能.