人胚胎干细胞向神经上皮祖细胞的诱导分化

人胚胎干细胞具有自我更新和多向分化潜能,是研究早期胚胎发育和细胞替代治疗的重要细胞来源.采用一种与小鼠成纤维细胞共培养的方法进行人胚胎干细胞的神经诱导,可产生高纯度的神经上皮祖细胞,其神经上皮特异性基因的表达有一定的时空性;诱导生成的神经上皮祖细胞具有增殖潜能并可分化为神经元和星型胶质细胞,是潜在的神经干细胞.人胚胎干细胞来源的神经上皮祖细胞为研究神经发育和神经诱导提供了新材料,也为神经系统疾病的细胞替代治疗提供了新的细胞来源.     

人多能干细胞来源的肾定向分化平台的构建

肾是一种重要的人体器官,具有多种生理功能。然而,全球范围内约有10%的人口患有肾疾病。因此,建立一种接近人体肾的结构与功能的模型进行肾疾病的研究是十分必要的。多能干细胞体外定向诱导分化技术的兴起,为再生医学和精准医学领域注入了新的动力。本研究通过在体外条件下模拟体内肾发育的过程,将人多能干细胞包括胚胎干细胞和诱导多能干细胞,通过体外定向诱导分化形成肾的祖细胞,进而建立肾的结构与功能单位:肾元。该研究通过激活WNT信号通路,同时抑制TGF-β信号通路,将人多能干细胞从多能态定向诱导至原条阶段。之后通过细胞自分化的能力使其发育至中间中胚层,再通过激活FGF信号通路,将其分化至肾祖细胞阶段。流式细胞检测结果显示,肾祖细胞占总细胞数的51.5%~61.9%。通过免疫荧光检测发现:分化得到的结构中包含肾小球足细胞、近端小管、远端小管等肾组织结构。该研究建立的肾体外分化方法,具有稳定性好、分化效率高、重复性好的特点。为研究人类肾的早期发育机制,肾疾病模型构建,以及药物筛选提供了一种新的方法。     

FEZF 1在人胚胎干细胞早期神经分化过程中的作用研究

研究模型的缺乏和人源细胞的伦理问题极大地限制了人早期神经发育机制的研究.人胚胎干细胞具有体外无限增殖和分化为人体内各种细胞的能力,为研究人神经发育提供了重要的工具.本研究利用化学成分确定的神经诱导体系和高通量筛选策略,发现Fez锌指家族1(FEZF1)在人胚胎干细胞神经分化过程中快速表达,且先于人神经前体细胞标志基因PAX6的表达,提示FEZF1是人早期神经发育中的重要调控因子.随后利用CRISPR/CAS9技术构建了FEZF1敲除的人胚胎干细胞株,发现敲除FEZF1阻碍了人胚胎干细胞的神经分化进程.此外,FEZF1敲除抑制了人胚胎干细胞神经分化过程中多能性的丢失,部分揭示了FEZF1缺失引起神经发育缺陷的机制.然而,单独过表达FEZF1并不能驱动人胚胎干细胞的神经分化,表明FEZF1是神经分化的必需调控因子,却不足以启始人胚胎干细胞的神经分化.总之,本研究发现了FEZF1是人早期神经分化的重要调控因子,为理解人神经发育奠定了理论基础.     

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．     

脐带血非造血性功能定向干(祖)细胞研究进展

脐带血非造血干细胞(UCB-nHSC)种类多样,近年来在越来越多的领域凸显其作用。本文归纳了脐带血中发现的胚胎样干细胞、非限制性体干细胞、多系性祖细胞及多潜能祖细胞、神经祖细胞的非造血干细胞的特性,指出目前研究应用领域及存在的问题,讨论与其他细胞相比在应用方面的优缺点,并在此基础上对UCB-nHSC的研究及应用前景做了展望。     

类器官在发育与再生中的研究进展

类器官(organoid)作为体外模拟器官结构和功能的三维培养体系,已经广泛应用于发育研究、疾病建模和药物筛选。类器官在再生医学中具有重要的应用前景。胚胎干细胞、诱导多能性干细胞和多组织成体干/祖细胞来源的类器官再现了发育分化、稳态自我更新和组织损伤再生过程,为揭示发育和再生调控机制、明确生理病理进程提供了可能。近年来,多细胞类型的新型培养模式和单细胞测序等技术的应用促进了类器官的发展。该文总结了类器官在发育与再生中的最新研究成果,并就前沿技术在类器官研究中的应用进行了综述与展望。     

离子通道蛋白在果蝇大脑神经上皮干细胞发育中的功能研究

离子通道蛋白作为神经系统的重要组成部分,在早期神经细胞发育中的作用却没有被研究过。基于神经发育在果蝇与小鼠间的保守性,果蝇幼虫大脑视觉中心可作为很好的模型来筛选参与神经干细胞行为调节的基因。文章通过体内RNA干扰和失活突变体来研究重要的钙离子通道和钾离子通道蛋白对神经干细胞的调节作用。结果表明,这些蛋白表达水平降低和shaker蛋白完全失活均对果蝇幼虫大脑神经干细胞的发育无影响。     

帕金森病的细胞治疗研究进展

干细胞为治疗帕金森病提供了新的希望.目前用于研究的干细胞主要有神经干细胞、胚胎干细胞、诱导多功能干细胞、间充质干细胞等.本文回顾了上述细胞在移植治疗帕金森病研究中的进展,并介绍了近期出现的将体细胞直接重编程为神经细胞或神经干细胞的新技术.     

Wnt信号通路与神经干细胞

神经干细胞增殖、分化机制的研究为神经系统疾病治疗提供了新的途径,具有巨大的潜在应用价值和理论研究意义。业已发现,Wnt信号通路对神经干细胞的增殖发挥着决定性作用,但新近的研究却表明Wnt信号能够明显促进神经干细胞向神经元分化,这种不同的表现可能与神经干细胞的内在特点、周围环境及靶基因的不同有关。本文试从Wnt信号通路及其在调控神经干细胞的增殖、分化中的作用加以综述。     

OAZ在果蝇大脑发育中的功能研究

OAZ基因编码在进化上保守的C2H2型O/E相关锌指蛋白,参与基因转录的调控。TGF-β信号传导通路中OAZ通过与SMAD4/R-SMAD结合形成转录复合物发挥作用;Olf1/EBF作为转录因子与OAZ相互作用来调控嗅觉上皮细胞和B淋巴细胞的分化。此外,OAZ是JAK/STAT信号通路的下游候选靶基因。但是迄今为止OAZ在果蝇大脑发育的功能还没有研究。果蝇大脑视叶作为一个相对简易操作的模型为我们揭示早期神经干细胞的增殖和转化机制创造了条件,为加快理解哺乳动物早期神经发生过程以及进一步开展神经干细胞治疗提供可能。本研究通过RNA干扰来研究OAZ在果蝇大脑发育中的作用。我们的初步实验结果表明,OAZ对果蝇大脑视叶神经上皮细胞的维持可能不是必需的,OAZ对果蝇大脑视叶神经板和脑髓神经节的发育也可能不是必需的。     

神经球方法在神经生物学中的应用及其局限性

神经球是神经干细胞在体外扩增培养过程中的一般表现形式。目前,神经球方法(neurosphere assay,NSA)已在神经干细胞性质、神经发育模型研究和作为分子载体用于神经系统疾病治疗等方面得到了广泛应用,但因神经球固有的异质性、自发融合等特性限制了其应用。本文就神经球方法在神经生物学研究中的应用及其局限性做一综述。     

多能干细胞体外分化为类神经管模型的研究进展

近年来多能干细胞(PSCs)的体外培养与分化技术发展迅速,并广泛应用于再生医学和发育生物学等领域。PSCs能够在体外神经诱导的条件下分化为类神经管模型,这为探索体内早期神经发育与中枢神经系统发育疾病的形成机制提供了全新的实验平台。本文总结了近年来应用小鼠和人PSCs建立体外类神经管模型的研究进展,其中体外模型主要包括在不同培养体系下诱导获得的二维(2D)与三维(3D)类神经管模型,并针对早期类神经管模型在神经系统发育性疾病机制研究中的前景和挑战作进一步探讨,同时为疾病预防和治疗提供新的思路。     

《自然》:科学家用干细胞培育人脑发育3D模型

<正>一个国际研究团队使用干细胞成功培育出一个模仿人脑早期发育的3D结构。研究显示,这种"类脑器官(迷你大脑)"可以被用作微观分析人类遗传性疾病发病机理的模型系统。该研究由奥地利分子生物技术研究所的Juergen Knoblich牵头,并联合英国爱丁堡大学医学研究委员会(MRC)人类遗传小组的科学家共同开展,为搞清关于脑组织发育和神经疾病的人类特征提供了一种新的实验室方法,而这种方法恰恰是使用动物模型所无法实现的。为进行脑组织培养,研究人员利用干细胞自身形成复杂器官结构的能力研制了     

神经祖细胞不对称分裂中纺锤体取向与细胞皮层极性的偶联机制

神经祖细胞的不对称分裂是神经发生的必要环节.近年来关于不对称分裂的研究,为果蝇及哺乳动物中枢神经系统发育期间神经祖细胞的分化机制提供了新的理解.在这一分裂模式中,纺锤体作为细胞结构的支架,受到细胞皮层极性信号的引导而改变取向,保证底部细胞命运决定子(cell fate determinants)的不对称分配.G蛋白亚基、各种接头蛋白及微管相关蛋白组成极性蛋白复合体,在纺锤体取向改变中发挥了有序的调节作用.现在细胞和分子水平探讨不对称分裂纺锤体与细胞皮层极性偶联这一标志性事件.     

神经干细胞在缺血缺氧性脑病中的治疗前景

过去认为神经元受损伤后难以再生.近年发现神经干细胞(neuralstemcells,NSC)主要存在于胚胎和成熟个体的中枢神经系统(CNS)中,具有增殖和分化的潜能.NSC成为神经学科的热点课题,是神经发育和疾病研究的重要平台,作为新生神经细胞的“种子”,它为治疗缺血缺氧性脑病提供了新策略,尤其是中枢神经细胞的治疗性再生和基因治疗.对NSC的发育、组织学特点、增殖分化的调控及治疗前景进行了阐述.     

MicroRNAs对心脏发育与再生的调控作用

MicroRNAs(miRNAs)是一类非编码小分子RNA,参与调控基因表达,也是心脏发育的重要调控者。人类发育成熟的心脏损伤后再生能力有限,并且损伤的心肌由大量增殖的成纤维细胞替代,导致心脏结构和功能的不可逆损伤。研究发现,miRNAs参与胚胎干细胞、心脏祖细胞以及成纤维细胞的增殖与分化,可促进受损心脏再生。现就miRNAs调控胚胎干细胞、心脏祖细胞和成纤维细胞介导的心脏再生作用及其潜在治疗前景进行综述。     

PNAS:血管在神经干细胞增殖中发挥关键作用

正在一项新的研究中,来自英国伦敦大学学院的研究人员以小鼠为研究对象,揭示出血管在神经干细胞增殖中发挥着至关重要的作用从而使得大脑在子宫中生长和发育。这项研究表明血管能够增加一种活的有机体中的神经干细胞数量。这可能在设计ー种旨在再生神经系统中患病的或受损的部分的干细胞疗法中发挥着重要作用。相关研究结果:在线发表在PNAS期刊上。     

第VI类中间丝蛋白—Nestin

Nestin最早发现于神经上皮干细胞,在肌肉和牙齿组织中也有表达。Nestin在中枢神经系统（central nervous system,CNS）中特异表达于神经前体细胞,其mRNA的减少与神经发育中干细胞的减少相平行,而且在神经系统病变和损伤的组织中有Nestin表达,表明Nestin可以作为研究神经系统发育的一个手段,对神经系统疾病的诊断也有一定的参考价值。     

Wnt信号转导通路与神经发育研究进展

Wnt蛋白是一类分泌型糖蛋白家族,Wnt信号蛋白与细胞表面的多种受体相互作用,参与诸多生命过程。对神经系统发育的研究表明,Wnt信号通路在神经发生,神经祖细胞增值、分化,神经干细胞的自我更新,轴突导向等过程中起重要调控作用。多项研究已经证实,Wnt通路失调与诸多神经系统疾病有密切关系。Wnt信号通路的突变或异常,将会引起神经系统发育缺陷。然而,对Wnt非经典信号通路的研究,尤其是新受体Ryk的调控作用的认识迄今仍不全面。根据国内外相关研究,阐述了经典Wnt信号通路Wnt/β-catenin途径的同时也对Wnt/Ryk非经典信号途径这一研究新领域做了讨论。在非经典信号通路中,Ryk-ICD的剪接对于前体细胞的神经分化起重要作用。本文分析了Wnt/β-catenin和Wnt/Ryk信号通路在神经发育中的作用,有助于深入理解神经发育过程中Wnt信号通路的作用机制。然而,Ryk-ICD引导因子、分子机制等问题仍待进一步研究,而这将有利于理解神经干细胞分化机理。     

指甲控制指头再生

小鼠和人类的指尖再生是哺乳动物器官再生的一个引人注目的例子。然而,这种能力是非常有限的：如果指头在超过指甲的地方被截掉的话是从不会再生的。MayumiIto及其同事为这一过程提供了新见解。他们发现,控制小鼠指甲干细胞分化的机制直接耦合到其协调指头再生的能力上。位于指甲干细胞区域远端的指甲祖细胞在一个依赖于Wnt信号作用的过程中分化成指甲。Writ信号作用的激发也是指甲再生以及吸引那些促进整个指头在切除后再生的神经所必需的。作者提出,指甲干细胞也许可用于为截肢者开发新的治疗方法。