牛诱导多能干细胞的建立及应用研究进展

诱导性多能干细胞（induced pluripotent stem cells,iPSCs）是指通过导入特定的转录因子将终末分化的体细胞重编程为可以无限增殖更新并具有分化为三胚层多种细胞类型的一类干细胞系。目前对人与小鼠的iPSCs研究已经取得了很多重要成果,但其他动物,如牛等经济型有蹄类家畜iPSCs的研究始终没有突破性的进展。如何将外源转录因子通过重编程载体高效安全地导入体细胞中并持续表达是生产牛诱导多能干细胞（bovine induced pluripotent stem cells,biPSCs）的主要瓶颈。本文就biPSCs建立中重编程系统的选择、诱导因子的选择、小分子化合物的添加等方面进行综述,以期为进一步完善biPSCs及牛胚胎干细胞系的建立提供参考。     

microRNAs和体细胞重编程

体细胞重编程与microRNAs(miRNAs)均为近年来研究的热点问题。到目前为止,能成功诱导体细胞形成多能性干细胞的体细胞重编程方法有核移植(nuclear transfer,NT)和外源因子诱导形成多能干细胞(induced pluripotent stem cells,iPSc)两种,这两种方法让人们看到了体细胞重编程在细胞治疗方面具有诱人的应用前景。miRNAs是真核生物中存在的一类长度为22nt左右起调控作用的内源性非编码RNA,它在转录后水平调节靶基因的表达,是细胞内基因表达的基本调控机制之一。近年的研究结果表明,miRNAs在干细胞干性维持和分化过程中具有重要的调节作用,从miRNAs角度研究体细胞重编程机理将对体细胞重编程的应用具有重要意义。     

诱导重编程的表观遗传调控研究进展

表观遗传调控是细胞命运变化与决定的重要基础之一。2006年,日本科学家山中伸弥发现通过4个转录因子Oct4、Sox2、Klf4和c-Myc可以将已经分化的体细胞逆转回与胚胎干细胞相似的多能性状态,获得诱导多能干细胞(induced pluripotent stem cells,i PSCs)。这种诱导重编程技术不仅是干细胞技术的一大突破,也提供了关键的体外模型用于研究细胞重编程的表观遗传机制。对该机制的深入理解将推动人类自由操纵细胞命运的进程,从而有望治疗各种因功能细胞、组织、器官缺失退化引发的疾病。从诱导重编程的表观遗传调控方向的研究进展出发,阐述通过诱导重编程发现的关键细胞命运转变表观调控机制,展望未来的主要研究目标。     

血细胞为供体细胞诱导iPSCs的研究进展

诱导多能干细胞(induced pluripotent stem cells,i PSCs)是通过转录因子或者小分子化合物诱导体细胞形成的形态和功能类似于胚胎干细胞(embryonic stem cells,ESCs)的一类细胞,具有自我更新及多向分化潜能。由于i PSCs技术不涉及传统ESCs的伦理学问题,并且获取较为方便、快捷,使其在再生医学、疾病建模、药物筛选等方面具有突出的优势。经过一定时间的探索,发现血液细胞作为i PSCs技术的供体细胞具有很大的优势,这也推动了对血液系统疾病的深入研究。该文就血细胞在i PSCs诱导重编程技术中的应用以及i PSCs技术在血液系统疾病中的最新进展作一综述。     

iPS细胞技术在血液系统疾病中的研究进展及应用

诱导性多能干细胞(induced pluripotent stem cells,i PS细胞)是指将一些特定的转录因子转入已分化的成体细胞,使其重编程为形态及功能上类似于胚胎干细胞(embryonic stem cells,ES细胞)的一类细胞。因此,i PS细胞技术避免了传统ES细胞在临床应用方面的道德伦理问题,使其在再生医学、疾病建模、新药筛选等方面具有巨大优势。近年来,i PS细胞技术在血液系统疾病中的研究及应用取得较大突破,包括体外诱导生成造血干/祖细胞、疾病模型的建立及耐药机制的研究、基因治疗单基因遗传病等。该文对i PS细胞诱导重编程技术在血液系统疾病中的最新研究进展进行了综述。     

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。     

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。     

体细胞重编程为多能干细胞的研究进展

胚胎干细胞不仅是研究哺乳动物早期胚胎发育、细胞分化、基因表达调控等发育生物学问题的有力工具,还可用于新药评价、细胞治疗等方面的研究.然而,为科学研究而捐献的人类卵子并不能够轻易获得,限制了人类胚胎干细胞相关研究的进展,解决这个问题的理想办法就是找到能够替代胚胎干细胞的其他成体多能细胞.综述了将哺乳动物体细胞诱导为多能干细胞的方法,重点介绍了利用特定的转录因子将体细胞诱导为诱导多能干细胞(induced pluripotent stem cells,iPS细胞)的最新进展,详细阐述了转录因子在诱导细胞重编程过程中发挥的作用,以及iPS细胞筛选与鉴定的方法,并展望了iPS细胞的应用前景.     

治疗性克隆与体细胞重编程：殊途同归

治疗性克隆和体细胞重编程是制备患者特异性自体干细胞的两种不同策略,近期已取得了重大的研究进展.治疗性克隆是通过体细胞核移植后形成克隆囊胚进而获得胚胎干细胞,体细胞重编程则是将特异性转录因子导入到体细胞核中而建立诱导性多潜能干细胞(induced pluripotent stem cells,iPS细胞).两者在方法学路径、技术难题、伦理争议等方面各不相同,但在应用研究层面上都涉及到干细胞的定向诱导分化、细胞移植治疗等相同的问题.本文总结了这两种生物技术的研究进展及其异同点.     

体细胞重编程为诱导多能干细胞

诱导多功能性干细胞（induced pluripotent stem cells,iPS细胞）是通过导入特定的转录因子（如Oct3/4、Sox2、c-Myc和Klf4等）将体细胞诱导重编程为多能性干细胞,其功能与胚胎干细胞相似.iPS细胞的建立,在生命科学领域引起了新的轰动.目前,iPS细胞的研究领域在转录因子的优化、iPS细胞的筛选、载体的运用、体细胞种类的选择和iPS细胞的应用等方面取得突破进展,但仍然存在致癌性、效率低等一系列急需解决的问题.     

核移植与诱导多能干细胞技术在体细胞重编程研究中的应用

体细胞重编程是指分化的体细胞在特定的条件下被逆转后恢复到多能性或全能性状态,或者形成多能干细胞系,或者形成早期胚胎然后发育成一个新的个体的过程。诱导体细胞重编程的方法有许多,如核移植（nuclear transfer,NT）、细胞融合、细胞培养和通过导入特定因子获得诱导多能干（induced pluripotent stem,iPS）细胞的方法等。其中核移植和iPS技术是到目前为止诱导体细胞为多能干细胞最为完全、最具有运用于临床再生医学潜能的方法。然而,它们的效率都很低,机制也不清楚,如何将两个方法结合在一起,提高重编程的效率,揭示重编程的机制,进而促进其在患者特异性治疗中的运用将是下阶段的努力方向。     

小分子化合物诱导干细胞向视网膜感光细胞分化的研究进展

干细胞是一类具有多向分化潜能的细胞群,如胚胎干细胞(embryonic stem cell,ESC)、诱导多潜能干细胞(induced pluripotent stem cell,i PSC)等,可在特定的条件下向包括视网膜感光细胞在内的多种细胞分化。小分子化合物是一类由组织细胞合成、分泌的小分子多肽类因子,特定的小分子化合物可作用于干细胞诱导其向视网膜感光细胞分化。目前,对干细胞体外培养,通过使用不同的诱导培养方案,探索干细胞向视网膜感光细胞分化的研究成为热点。早期,研究者们主要在共培养条件下采用小分子化合物诱导ESC向视网膜感光细胞分化,随着研究的进展,逐渐开始探索在无共培养条件下小分子化合物诱导ESC向视网膜感光细胞的分化以及小分子化合物诱导i PSC向视网膜感光细胞的分化。本文主要就小分子化合物促进ESC和i PSC向视网膜感光细胞分化的研究进展进行综述。     

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。     

诱导性多潜能干细胞(iPS cells)——现状及前景展望

主要从 iPS细胞发展历程、获得 iPS细胞的几个关键步骤 (如基因导入方式、诱导 iPS细胞所需因子组合与小分子化合物运用和体细胞种类选择等)、病人或疾病特异性 iPS细胞、iPS细胞体内外诱导分化与其衍生物的临床应用和制备无遗传修饰的(genetic modification-free) iPS细胞的可行性与前景等方面对 iPS细胞最新研究进展做评述．日本和美国研究小组先后用4种基因将小鼠(2006年8月)和人(2007年11～12月)的体细胞在体外重编程为诱导性多潜能干细胞(induced pluripotent stem cells,iPS cells),此后在短短两年多时间内,iPS 细胞的研究和关注度呈爆炸式增长．体细胞重编程、去分化和多潜能干细胞来源等一系列热点问题再次成为干细胞和发育生物学等研究的热点和焦点．与胚胎干细胞(embryonic stem cells,ES cells)一样,iPS细胞在体内可分化为3个胚层来源的所有细胞,进而参与形成机体所有组织和器官．迄今,在体外已由 iPS细胞定向诱导分化出功能性的多种成熟细胞．因此,iPS细胞研究不仅具有重要理论意义,而且在再生医学、组织工程和药物发现与评价等方面极具应用价值．     

转录因子与诱导型多能干细胞

小鼠的成纤维细胞通过转染四种转录因子（Oct3／4、Sox2、c-Myc和K1F4）可以被诱导转变成类似胚胎干细胞的多能性干细胞,称之为诱导型多能干细胞（induced pluripotent stem cell,iPS）,这种多能干细胞在细胞形态、增殖速率、致瘤性、基因表达以及形成嵌合小鼠的能力上与胚胎干细胞有许多相似之处,将来可能成为胚胎干细胞在临床应用中的替代。本文综述了iPS相关的几种转录因子,及其在重编程过程中的作用以及iPS的发展前景。     

细胞重编程和移植技术用于帕金森病治疗的研究进展

帕金森病(Parkinson disease,PD)是一种复杂的中枢神经系统退行性疾病,主要病理特征为黑质致密部多巴胺神经元的进行性丧失.目前PD主要治疗手段包括药物和手术.但药物存在神经保护活性不足、缺乏对因治疗、晚期无药可用等问题,手术治疗风险较大.近年来,细胞重编程技术取得突破性进展,由重编程产生的诱导多能干细胞(induced pluripotent stem cells,iPSCs)、诱导多巴胺神经元(induced dopamine neurons,iDNs)和诱导神经干细胞(induced neural stem cells,i NSCs)可用于治疗PD.移植iPSCs分化而来的多巴胺能神经元、iDNs和iNSCs至相应脑区,可起到神经替代与修复作用,有效治疗PD.本文重点介绍细胞重编程的机制,总结iPSCs、iDNs和iNSCs治疗PD的优缺点,并阐述尚存在的挑战,探讨可能的解决方案.     

iPSCs遗传稳定性与重编程机制的研究进展

诱导性多能干细胞(Induced pluripotent stem cells, iPSCs)是采用特定转录因子,将体细胞重编程为具有多能性的干细胞。iPSCs已成功由多种体细胞诱导出来,不仅具有发育多能性还能避免胚胎干细胞(Embryonic stem cells, ESCs)的伦理道德问题,已成为生命科学领域不可或缺的研究工具,具有广阔的应用前景。但获得高质量、遗传稳定的iPSCs是当前亟须解决的问题。文章对iPSCs重编程机制和遗传稳定性的研究进展进行了综述,以期为提高iPSCs的诱导效率、降低诱导成本、掌握iPSCs质量控制的关键点提供参考,从而推进多能性干细胞临床应用的发展。     

iPS细胞研究的新进展及应用

通过导入特定的转录因子可将分化的体细胞重编程为诱导性多能干细胞(Induced pluripotent stem cells,iPS cells),这项技术避免了干细胞研究领域的免疫排斥和伦理道德问题,是生命科学领域的一次巨大革命。与胚胎干细胞(Embryonic stem cells,ES cells)一样,iPS细胞能够自我更新并维持未分化状态,在体内可分化为3个胚层来源的所有细胞,进而参与形成机体所有组织和器官。在体外,iPS细胞可定向诱导分化出多种成熟细胞。因此,iPS细胞在理论研究和临床应用等方面都极具应用价值。文章对iPS细胞诱导的最新研究进展、iPS细胞诱导的不同方法,如何提高iPS细胞的制备效率和安全性,iPS细胞在基础研究以及临床研究等方面的应用进行了全面综述,并探讨了iPS细胞研究领域面临的问题以及该技术在转基因动物研究中的发展前景。     

疾病特异诱导多能干细胞研究进展

通过病毒或非病毒转导体系,在小鼠和人的体细胞中人为表达几个与细胞多能性相关的转录因子,从而使细胞达到类似于胚胎干细胞（embryonic stem cells,ESCs）状态,是近年来新发展起来的体细胞重编程技术。这些被重编程的细胞称为诱导多能干细胞（induced pluripotent stem cells,iPS细胞）。这项技术为获得患者和疾病特异的多能干细胞提供了新的途径。患者和疾病特异的iPS细胞的获得,不仅在避免免疫排斥的宿主特异的细胞移植治疗上有广泛前景,并对了解疾病发生机理、药物筛选和毒性研究有着重要的意义。该文综述从iPS细胞技术的发明入手,着重讨论疾病iPS细胞的研究进展及其在应用于治疗时亟需解决的问题。     

线粒体与多潜能干细胞功能

线粒体是细胞内重要的细胞器,主要功能是通过氧化磷酸化为细胞生命活动提供能量。近年来,研究表明,在多潜能干细胞（Pluripotent stem cells, PSCs）中线粒体表现出独有的特征,即在多能性状态下,PSCs主要依靠糖酵解提供能量,其分化期间线粒体氧化磷酸化代谢能力逐渐增强。相反,体细胞重编程为多潜能干细胞期间,线粒体氧化磷酸化向糖酵解途径的转变是其成功重编程必需的代谢过程。另外,线粒体通过生物合成和形态结构的动态重塑维持了PSCs多能性、诱导分化及诱导多能干细胞（Induced pluripotent stem cells, iPSCs）的重编程。因此,本文综述了PSCs线粒体形态结构及其在调控PSCs多能性、合成代谢、氧化还原状态的平衡、分化及重新编程中的作用,为深入了解线粒体调控PSCs功能的作用提供理论基础。