人类多能干细胞源心肌细胞的研究进展与应用前景

人类多能干细胞(human pluripotent stem cells,hPSC)具有无限增殖的能力并可体外分化成心肌细胞,可作为新型的细胞源用于心脏疾病的细胞替代疗法、药物检测及心脏发育生物学的基础研究。hPSC包括人胚胎干细胞(human embryonic stem cells,hESC)和诱导型人多能干细胞(human induced pluripotent stem cells,hiPSC),后者的出现不仅使干细胞个性化治疗成为可能,同时规避了人胚胎干细胞应用的医学伦理问题,具有较大的发展空间。尽管hPSC源心肌细胞的应用研究已取得极大进展,但将这种心肌细胞应用于临床仍有许多技术问题需要解决。该文将综述hPSC源心肌细胞的技术进展,探讨hPSC源心肌细胞的应用前景,并对存在的问题和挑战也进行了讨论。     

调控人类多能干细胞命运决定信号通路研究新进展

人类多能干细胞(human pluripotent stem cells,hPSC)具有在体外培养环境中无限自我更新的能力和发育的多能性。这些特性赋予了hPSC在基础研究和临床应用上的巨大价值。探究调控hPSC命运决定的分子机制,有助于我们更好地利用hPSC。而在诸多hPSC命运调控分子机制中,信号通路的调控在其中具有重要地位。系统地了解调控hPSC命运决定的信号通路可以使我们在整体上把握hPSC的命运走向。本综述从自我更新、分化、增殖与凋亡以及状态转换等不同方面,介绍在hPSC中影响上述生物学过程的信号通路研究新进展,希望能为hPSC的研究者提供一个全面的视野,并在此基础上进一步完善hPSC命运决定的调控网络。     

诱导多能干细胞在血液系统疾病中的研究进展

造血干细胞移植(hemopoietic stem cell transplantation,HSCT)用于血液系统疾病的治疗已取得迅猛发展。但由于供体有限及配型效率不高等问题,严重阻碍了其在临床上的广泛应用。因此,人们迫切地寻求更为安全、经济和有效的造血干细胞的资源。诱导多能干细胞(induced pluripotent stem cells,i PS)在体外可被诱导分化为多种细胞,其中对体外诱导分化为造血干细胞的研究尤为深入。该文就i PS细胞在体外定向分化为造血干细胞及移植研究的最新进展作一综述。     

基因编辑人多能干细胞用于心脏疾病研究

心血管疾病(cardiovascular disease,CVD)是导致人类死亡的主要原因之一。体外的细胞模型有助于提高对这些疾病的研究能力。人多能干细胞(human pluripotent stem cell,hPSC)的多向分化潜能,为建立各种细胞或组织模型提供了可能。同时,近年来开发的几种新型基因组编辑工具,包括CRISPR/Cas系统、碱基编辑器(base editor,BE)以及引导编辑器(prime editor,PE)大大提高了构建和测试细胞疾病模型的速度和有效性。人多能干细胞和基因组编辑技术的结合为理解和治疗疾病提供了新的方法。在这篇综述中,讨论了几种最流行的基因组编辑技术的优缺点,以及其在心血管疾病中潜在的应用。     

诱导多能干细胞向运动神经元分化的研究进展

诱导多能干细胞(iPSC)是通过向已分化成熟的成体细胞转染外源特定的基因重编程而得到的一种类似于胚胎干细胞(ESC)的多潜能干细胞。iPSC克服了ESC临床应用中带来的免疫排斥及伦理问题而具有重要的临床应用价值。iPSC在适当条件下可以实现神经分化,其体外定向分化为运动神经元的研究取得了一定进展。本文就运动神经元的发育、iPSC向运动神经元诱导分化条件、运动神经元鉴定,临床应用及还存在的问题予以综述。     

运动神经元特异性荧光报告系统的建立

人类诱导多能干细胞 (Human induced pluripotent stem cells,hiPSCs) 具有向人体多种类型细胞分化的潜能,其定向分化的运动神经元 (Motor neurons,MNs) 是众多运动神经元疾病的重要体外模型之一。为简化MNs的鉴定方法,通过慢病毒载体将MNs特异性启动子HB9及其控制下的红色荧光蛋白 (Red fluorescent protein,RFP) 基因转入hiPSCs分化而来的神经干细胞 (Human neural stem cells,hNSCs),经抗生素筛选,获得稳定的阳性细胞株hNSCs-HB9-RFP-Puro。而后,阳性细胞株感染过表达MNs定向分化转录因子的慢病毒LV-Ngn2-Sox11-GFP和LV-Isl1-Lhx3-Hygro,诱导MNs定向分化。诱导分化所得的细胞展现出神经元样结构,并在特异性启动子HB9的作用下表达RFP;同时也表达神经元相关标记物β微管蛋白 (β-tubulin) 和乙酰胆碱转移酶 (Choline acetyltransferase,ChAT),鉴定为成熟的MNs。该荧光报告系统为MNs的定向分化及鉴定提供了一个更加直观的方法,有效促进了MNs在疾病模型和药物筛选等领域的广泛应用。     

基因组编辑技术在干细胞疾病模型和疾病治疗中的应用

基于人类多能干细胞(human pluripotent stem cells,h PSCs)的疾病模拟体系提供了一个全新的疾病研究平台。携带特定致病突变的h PSCs可以通过患者体细胞重编程成诱导性多能干细胞(induced pluripotent stem cells,i PSCs)获得,或者通过向野生型h PSCs中引入致病突变获得。获得的突变h PSCs及其野生型对照细胞株在体外诱导下可以分化为疾病相关体细胞类型,继而被用于疾病模拟和机理研究。近几年出现的基因组编辑技术使得疾病模拟平台的建立更加高效和优化。主要讨论干细胞疾病模拟领域的进展,以及基因组编辑技术在干细胞疾病模拟和疾病治疗中的应用。     

microRNA参与体细胞重编程诱导分化为神经细胞的研究进展

神经退行性疾病是临床上常见的疾病,目前其治疗只停留在药物治疗及手术治疗阶段。由于神经细胞是难以再生的一种细胞类型,寻找替代神经细胞对神经退行性疾病移植治疗具有重要意义。现有研究表明,MSC(mesenchymal stem cell)、ESC(embryonic stem cell)或i PSC(induced pluripotent stem cell)能在体外分化为神经细胞,干细胞治疗神经退行性疾病具有良好的临床前景,但目前受到神经分化效率低、免疫排斥等因素的限制。研究显示,micro RNA具有参与神经发育和分化等作用,且具有重编程神经干细胞并治疗神经退行性疾病的能力。因此,该文就micro RNA参与体细胞的重编程诱导分化为神经细胞机制与作用等作一简要综述,探讨micro RNA对体细胞重编程调控作用和临床应用前景。     

综述:基于人多潜能干细胞的人类疾病研究与治疗

人多潜能干细胞(hPSC)包括人胚胎干细胞(hESC)和诱导性多潜能干细胞(hiPSC),理论上具有分化成为人类所有细胞类型的能力.基于hPSC的基因打靶技术,不但可以纠正人基因组中的遗传突变用于细胞治疗,还可以通过反向遗传学的方式向hPSC引入疾病特异的突变.将携带人类疾病遗传基因的hPSC分化为特定的细胞类型,在理论上可以在体外模拟人类疾病的发生,研究人类疾病发生的机理,并建立体外筛选平台寻找治疗性药物.基因编辑和干细胞技术的结合将为人类疾病的机制研究和再生医学治疗带来革命性的突破.     

胚胎干细胞及诱导多能干细胞向心肌细胞分化和调控的研究进展

胚胎干细胞（embryonic stem cells,ESCs）具有自我更新、无限增殖和多向分化的特性,包括分化成心脏组织的多种类型细胞。经体细胞重编程产生的诱导多能干细胞（induced pluripotent stem cells,iPS）也被证明有类似胚胎干细胞的特性。但这些多能干细胞向心肌细胞自发分化的效率非常低,因此,如何有效地诱导这些多能干细胞向心肌细胞的定向分化对深入认识心肌发生发育的关键调控机制和实现其在药物发现和再生医学,如心肌梗塞、心力衰竭的细胞治疗以及心肌组织工程中的应用均具有非常重要的意义。该文重点综述了近年来胚胎干细胞及诱导多能干细胞向心肌细胞分化和调控的研究进展,并探讨了这一研究领域亟待解决的关键问题和这些多能干细胞的应用前景。     

基于人多潜能干细胞的人类疾病研究与治疗

人多潜能干细胞(hPSC)包括人胚胎干细胞(hESC)和诱导性多潜能干细胞(hiPSC),理论上具有分化成为人类所有细胞类型的能力.基于hPSC的基因打靶技术,不但可以纠正人基因组中的遗传突变用于细胞治疗,还可以通过反向遗传学的方式向hPSC引入疾病特异的突变.将携带人类疾病遗传基因的hPSC分化为特定的细胞类型,在理论上可以在体外模拟人类疾病的发生,研究人类疾病发生的机理,并建立体外筛选平台寻找治疗性药物.基因编辑和干细胞技术的结合将为人类疾病的机制研究和再生医学治疗带来革命性的突破.     

胚胎干细胞向造血干/祖细胞定向诱导分化的研究进展

胚胎干细胞(embryonic stem cell,ES细胞)是指由胚胎内细胞团(inner cell mass,ICM)细胞经体外抑制培养而筛选得到的细胞,具有无限增殖潜能,在体外可以向造血细胞分化,有可能为造血干细胞移植和血细胞输注开辟新的来源．此外,ES细胞向造血干/祖细胞的定向诱导分化也为阐明哺乳动物造血发育的细胞和分子机制提供了良好的体外模型．对ES细胞向造血干/祖细胞定向分化的研究进展进行了综述．     

异染色质在多能性维持中的作用和调控机制

多能干细胞(pluripotent stem cell, PSC),包括胚胎干细胞(embryonic stem cell, ESC)和诱导多能性干细胞(induced pluripotent stem cell, iPSC),具有无限自我更新及分化成体内所有类型细胞的潜能,因此,在再生医学中有着重要的临床应用前景.独特的异染色质及其组蛋白修饰对于PSC的多能性、快速增殖、命运决定和基因组稳定性起重要作用.本文总结了近年来发现的异染色质在维持多能性和基因组稳定性中的作用和机制,以及PSC如何维持其特有的异染色质状态.     

从骨科医生到诺贝尔奖得主——Shinya Yamanaka(山中伸弥)发现iPS的研究历程

诱导多能干细胞(induced pluripotent stem cell,iPS)是分化的体细胞通过体外操作重编程而形成的类似于胚胎干细胞的一种多能干细胞。iPS自1996年被Shinya Yamanaka(山中伸弥)报道以来,深刻地影响了科学界的观念和研究格局,潜藏着巨大的临床应用前景。回顾了Shinya Yamanaka从博士期间到发现iPS的研究经历及其背后的趣事,解析了他发现iPS的来龙去脉。山中伸弥的研究历程是典型的生命科学研究的案例,它充分说明了生命科学研究的复杂性和不可预测性。     

建立非基因整合iPSCs体系及提高体外造血分化体系的研究

诱导多能干细胞(induced pluripotent stem cells,i PSCs)在体外可被诱导分化为多种细胞,该项技术在细胞治疗、药物筛选及疾病研究上具有广阔的前景。体外定向诱导其向造血分化可为临床上使用的造血干细胞提供一种新的来源,提高i PSCs的造血分化效率将是i PSCs临床前治疗要解决的关键问题。该研究采用非整合型病毒重编程正常人的外周血来源的单个核细胞(peripheral blood-derived mononuclear cells,PBMCs),诱导生成i PSCs后对其进行体外造血分化实验。结果显示,通过此种方法进行重编程的i PSCs可稳定传代,体内外均可向三胚层分化。使用OP9细胞与i PSCs共培养可分化为造血干/祖细胞,且添加细胞因子可有效提高分化效率。该研究为进一步提高i PSCs造血分化效率提供了重要的实验依据。     

诱导性多能干细胞与神经系统疾病模型的构建(英文)

利用外源性转录因子将已分化成熟的细胞诱导为多能干细胞(induced pluripotent stem cells,iPS细胞)对构建神经发育性和神经退行性疾病的体外模型具有重要意义。从患有特定疾病或具有明确遗传基因异常的患者身上获取体细胞进行诱导建立的iPS细胞具有潜在的疾病原特质,这种疾病特异性iPS细胞可以用来研究疾病的发病机制和病理过程,也为药物筛选、药物毒性检测以及个体化治疗方案的制定提供了可能。本文概述了目前用于建立神经系统疾病模型的干细胞类型,重点讨论了利用iPS细胞技术建立脊髓性肌萎缩症、肌萎缩性脊髓侧索硬化症和帕金森病等常见中枢神经系统疾病模型和药物干预的最新进展,并对该研究领域所面临的问题进行了详尽的分析。     

造血干细胞生物学——研究与展望

造血干细胞（hematopoietic stem cell,HSC）是目前研究方法最为多样、研究技术手段最为成熟的一类组织干细胞,并且已经被成功运用于临床上对白血病以及先天性免疫缺陷等疾病的治疗。近年来,通过对一系列“转基因”与“基因敲除”小鼠模型的分析,人们对造血干细胞在胚胎早期发育过程中的发生与起源、造血干细胞“自我更新”与“定向分化”的调节机制、骨髓中造血干细胞的微环境（niche）对造血干细胞功能维持的调控,以及造血干细胞与白血病干细胞之间的相互关系等诸多方面都取得了很大的进展。如何实现造血干细胞的体外长期培养与扩增,实现胚胎干细胞（embryonic stem cell,ESC）或诱导多能干细胞（induced pluripotent stem cell,iPS细胞）向造血干细胞进行有效的定向分化,以及探索造血干细胞在病理状态（如癌症、贫血、衰老等）或应激状态下（如炎症与感染、组织损伤、代谢异常等）的功能变化,都将会是今后造血干细胞研究的重要方向。     

大动物多能干细胞建立研究进展

多能干细胞(pluripotent stem cells,PSCs)是可以无限增殖更新并具有分化为各种组织细胞潜能的一类干细胞系。而其中的i PS细胞(induced pluripotent stem cells,i PS cells)的建立更是进一步拉近了干细胞和临床疾病治疗的距离,并且对农业经济发展和动物医学领域具有巨大的潜在应用价值。然而目前干细胞深层次的机制与应用研究主要还是集中在小鼠和人类干细胞上,而对于农牧业与兽医学关系紧密的大动物干细胞的研究主要还在初步建立与应用尝试阶段。而本文通过归纳整理相关文献,简述了胚胎多能干细胞以及诱导多能干细胞在猪、牛、马等大动物中的建立研究现状。     

胚胎干细胞诱导分化的研究进展

胚胎干细胞(embryonic stem cell,ESC)因其具有自我更新能力和发育的多能性,成为当前医学研究的热点。ESC不但可以自发分化,而且在诱导因素作用下可以定向分化为某一种特定的成熟细胞。因此,ESC在移植医学、发育生物学等领域有着广阔的应用前景。本文对几种定向诱导ESC分化的策略进行了综述。     

诱导多能干细胞的体细胞重编程方法与应用前景

体细胞重编程(somatic reprogramming)是指已分化的体细胞在特定条件下,其生长和发育的程序重新转变,成为另一型细胞,特别是恢复到全能性状态,逆转成诱导多能干细胞(induced pluripotent stem cell,iPS)的过程。多能干细胞能在体内外分化成几乎所有类型的细胞,具有很高的理论研究价值。将已分化的人体细胞程序重排为多能状态可以产生对病人和疾病的特异性干细胞。本文介绍用转录因子的异位表达,介导产生诱导多能干细胞的方法和可能的危险性以及有较高安全性的"2A肽法"。目前,iPS技术还未进入临床应用,但已有一些有希望的尝试。