多能干细胞诱导分化及体细胞转分化为心肌细胞的研究进展

心血管疾病是威胁人类健康的重大疾病,而心肌细胞数量逐渐减少,甚至衰竭是其核心病变。心肌细胞补偿性替代治疗是未来用于治疗这类疾病的重要手段,因此,心肌细胞的来源和有效治疗将成为关键。目前,心肌细胞构建的主要方法有多能干细胞诱导分化成心肌祖细胞或心肌细胞、心源性心肌祖细胞,以及体细胞重编程等。其中,多能干细胞向心肌细胞分化是最常用的方法;而体细胞转分化技术相较于传统的诱导多潜能干细胞衍生心肌细胞缩短了时间窗,为潜在的心血管疾病治疗提供了另一种思路。随着获取心肌细胞效率及其质量的提升,未来心血管疾病的治疗将有望获得重大突破。     

诱导多能干细胞在医学方面的应用

2006年,首次报道在体外简单的转录因子就可以使体细胞重编程为多能性细胞。自从这项技术诞生以来,人们为改善诱导多能干细胞(iPSCs)技术做出了巨大努力,发展各种方法用于将重编程因子导入体细胞制备诱导多能干细胞(iPSCs)。诱导多能干细胞(iPSCs)技术彻底改变了人类对疾病发病机制的探索和药物开发的进程。本文简述了诱导多能干细胞的来源及诱导策略、近年来iPSCs在疾病建模、药物研发、再生医学等方面的应用,同时探讨了该技术当前存在的问题,并对未来进行了展望。     

利用多能干细胞技术研究和治疗衰老相关疾病

人类衰老是复杂的生物学过程,主要表现为组织、器官的功能性衰退以及衰老相关疾病风险的增加。多能性干细胞(PSC)是指具有多向分化潜能的细胞,主要包括胚胎干细胞(ESC)和诱导多能干细胞(iPSC)。多能干细胞技术的飞速发展和广泛应用为衰老及老年性疾病的科学研究和药物筛选提供了重要的平台。同时,日新月异的基因靶向编辑技术为衰老及相关疾病的干预及治疗提供了可行性。基于人类干细胞和基因编辑技术的衰老基础研究及应用具有重要的科学意义和社会价值。     

人类多能干细胞向脊髓前角运动神经元定向分化方法研究进展:从发育生物学到临床转化

人类多能干细胞(human pluripotent stem cell,hPSC)包括人胚胎干细胞(embryonic stem cell,ESC)及人诱导多能干细胞(induced pluripotent stem cell,iPSC),它们具有向人体多种类型细胞分化的潜能。近年来,其体外定向分化为脊髓前角运动神经元的研究取得了一定进展。该文基于对神经发育的理解,回顾总结了hPSC向脊髓前角运动神经元定向分化的研究进展,并介绍了它们在研究人类神经发育、对疾病进行体外建模和细胞替代疗法方面的应用。     

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。     

干细胞与再生医学研究进展

干细胞具有分化成为体内所有类型细胞的能力,因此,其在再生医学治疗、体外疾病模拟、药物筛选等方面具有广阔的应用前景。干细胞技术在近些年取得了突飞猛进的发展,特别是诱导多能性干细胞的出现使干细胞领域经历了一场巨大的变革。我国干细胞研究在这场干细胞技术变革中取得了多项重大成果,逐渐成为了世界干细胞研究领域中的重要力量。本综述着重介绍近几年来,主要是诱导多能性干细胞技术出现之后,我国在干细胞和再生医学领域取得的重要进展,主要涵盖诱导多能性干细胞、转分化、单倍体干细胞以及基因修饰动物模型和基因治疗等方面。     

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。     

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.     

诱导多能干细胞在儿童疾病的应用研究进展

儿童疾病的最佳诊断和治疗依赖于对病理生理学更充分的认识，而诱导多能干细胞(induced pluripotent stem cells, iPSCs)的出现则为儿童疾病的研究和治疗提供了新的策略。iPSCs是由成熟细胞经重编程诱导而产生的具有多能性的干细胞，目前可从多种类型的体细胞(如成纤维细胞、外周血单个核细胞和尿液细胞等)诱导生成。其生成过程随着各种重编程方法的改进而越来越完善，其中利用小分子进行诱导是目前研究的热点。由于具有向多种细胞分化的能力，并且结合基因编辑技术的发展，目前它在模拟疾病和细胞治疗中的作用越来越受到青睐，特别是遗传性疾病，并且在临床治疗方面已经取得了一些成功。但在其广泛应用于临床治疗之前，仍存在一些问题需要解决，如致瘤性、免疫原性和异质性。本文重点对iPSCs来源、重编程技术、iPSCs在儿童常见疾病中的应用、目前存在的问题及展望等方面展开综述，以加深对iPSCs的理解，并为iPSCs在探索疾病的机制以及治疗领域的深入研究提供参考。     

干细胞在炎症性肠病治疗中的研究进展

炎症性肠病(inflammatory bowel disease, IBD)是一组肠道的慢性非特异性炎症疾病,在世界范围内发病率逐年升高,严重威胁了人类的健康。目前认为,IBD由多因素相互作用所致,主要包括环境、感染、遗传、免疫等因素。在干细胞移植IBD的研究中,造血干细胞(hematopoietic stem cells,HSCs)及间充质干细胞(mesenchymalstemcells,MSCs)是最常用的,在一定程度上也取得了不错的疗效。但HSCs移植复发率较高,而MSCs移植后在体内的定植也存在很大的安全隐患。其他干细胞,如胚胎干细胞(embryonic stem cells, ESCs)、诱导多能干细胞(induced pluripotent stem cells, iPSCs)和孤雌胚胎干细胞(parthenogenetic embryonic stem cells, pESCs),也各有其特点及局限性。干细胞移植治疗IBD蕴藏着极大的潜力,相较于传统疗法具有独特的优势,值得深入研究。     

诱导型多能干细胞iPSc研究现状及其移植治疗帕金森综合症应用前景

诱导多能干细胞(i PS细胞)在小鼠和人上的成功获取,使干细胞领域的研究进入了一个崭新的时代。干细胞研究是再生医学的重要组成部分,研究干细胞的最终目的是应用干细胞治疗疾病,其在疾病模型建立、药物筛选、细胞移植等方面具有极大的应用潜力。i PSCs是由体细胞诱导分化而成的"多能细胞",具备和胚胎干细胞类似的功能,既解决了ESCs的伦理障碍,又为ESCs的获得提供了一条全新的途径,具有重要的理论和应用价值。i PS细胞不仅打破了道德理论的束缚,而且在再生医学、组织工程和药物发现及评价等方面具有积极的价值。神经系统遗传性疾病发病率居各系统遗传病之首,但其发病的分子机制仍不完全清楚,运用体细胞重编程技术建立的疾病特异性诱导多能干细胞模型将有助于揭示神经系统遗传性疾病的发病机理。近几年i PS细胞最新研究成果表明,利用疾病患者i PS细胞模型已逐渐应用于帕金森氏病、老年性痴呆症、脊髓侧索硬化症、脊髓肌肉萎缩症及舞蹈症等5种常见神经性退行性疾病发病机理的研究。本文主要对i PSc的发展历程,避免病毒基因干扰诱导i PS细胞进行的优化,以及干细胞尤其是i PS细胞移植治疗帕金森病等神经系统疾病的现状及应用前景进行系统阐述与论证。     

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。     

外周动脉疾病治疗进展

外周动脉疾病(PAD)与心血管疾病(CV)的发病率和死亡率有着密切的联系。ACCF/AHA指南建议无症状和症状性PAD患者戒烟并应用抗血小板/抗凝药物。对于存在严重肢体缺血(CLI)的PAD患者应考虑接受腔内与开放保肢手术治疗。即便存在CLI的PAD患者接受如上治疗,有时仍无法为患肢提供足够的血流灌注以消除症状。为建立有效血供,许多研究已经深入细胞治疗层面。内皮干细胞、单核细胞和骨髓间充质干细胞在临床应用中得到了很好的研究。血管内皮生长因子、成纤维细胞生长因子和肝细胞生长因子(HGF)也被应用于PAD患者,以诱导血管生成。其中,HGF最有优势,因为它可诱导血管生成却不伴有反应性血管炎及血管通透性增高。同时,血管腔内治疗器械及技术,如药物涂层球囊等也获得较快发展。本文将PAD治疗进展综述如下。     

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。     

诱导MSCs向成骨细胞分化相关因素研究现状

骨髓间充质干细胞(mesenchymal steml cells,MSCs)是干细胞家族的重要成员,是一类具有自我增殖和多项分化潜能的多能干细胞.MSCs定向分化为成骨细胞将可能为包括骨缺损、骨折不愈合、股骨头坏死等多种骨科难治性疾病的治疗带来一场革新.本文主要介绍了化学因素、生物因素、他汀类药物、物理因素、转基因技术以及中医药等相关因素诱导MSCs向成骨细胞分化的研究现状.     

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。     

干细胞治疗心血管疾病的研究进展

干细胞移植能促使受损心肌再生和改善心功能,是治疗心血管疾病的理想选择。现在有多种干细胞用于研究,用于治疗心血管疾病的干细胞包括胚胎干细胞,诱导多能干细胞、骨髓间充质干细胞和心脏干细胞。不同类型的干细胞都有各自的优点和局限性。胚胎干细胞由于伦理问题应用受到限制。诱导多能干细胞具有胚胎样细胞的特性,增殖能力很强,但是有形成肿瘤的风险。间充质干细胞由于具有免疫调节特性可作为万能供体细胞。心脏干细胞比其它类型的干细胞能更好地表达心肌分化的标记物,改善心脏功能。本文对干细胞在心血管疾病研究及治疗中的最新进展进行综述。     

诱导型细胞的研究进展

胚胎干细胞(ES细胞)和诱导型多能干细胞(iPS细胞)的研究进展为生物学基础研究注入了新的活力,然而免疫排斥、致瘤性以及诱导效率低等缺陷制约其进一步快速发展和临床应用．最近,科学家借鉴iPS细胞诱导技术和传统的诱导体系,将终末分化细胞直接诱导为功能性细胞,如心肌细胞、神经细胞和肝脏细胞,称为诱导型细胞．这些研究进展极大地促进了细胞分化、重编程和表观遗传学的研究,也为人类再生医学的研究提供了新的途径．     

诱导多功能干细胞的影响因素

将体细胞诱导为多功能干细胞为人类的再生医学提供了一个全新的研究手段,从而可以不用损坏胚胎就能获得可用于治疗各种特殊疾病的细胞。本文比较了近年来关于生成诱导性多能干细胞(induced pluripotent stem cells,iPS细胞)的诱导方法及重编程效率,总结了这些方法的共同点;另外通过对每个不同试验过程的影响因素进行比较,归纳了影响iPS细胞重编程过程的几个因素。     

猪多能干细胞的研究进展

多能干细胞,如胚胎干细胞(embryonic stem cells,ESCs)、诱导多能干细胞(induced pluripotent stem cells,iPSCs)和成体干细胞(adult stem cells,ASCs),是一类具有巨大潜能的独特细胞。猪作为试验材料,在遗传、代谢、生理生化及基因序列等方面较小鼠更接近于人类,正逐渐成为人类异种移植和再生医学研究的理想生物学模型。然而,目前对猪多能干细胞种类、来源、特征及机制的有限认识直接阻碍了其相关应用。该文将分别对猪ASCs的研究现状、猪类ESCs的分离培养、猪iPSCs的研究进展、多能干细胞间的联系和展望进行论述,以期为从事该领域研究的科研人员提供参考。