从胚胎干细胞到视网膜

视网膜退行性病变影响着全世界数百万人。然而,视网膜是人体再生能力很差的一类组织,成年机体无法自我更新那些病变中丢失的视网膜细胞,导致视网膜退行性病变的不可逆性。因此,恢复患者视觉将依赖于引入外源细胞替代丢失的视网膜神经元。胚胎干细胞（ES细胞）具有无限的自我更新能力和形成机体所有类型细胞的巨大分化潜力。这两个特性使得ES细胞成为细胞替代疗法的理想供体细胞。近年来,人们在探索将ES和诱导多能干细胞（iPS细胞）体外定向诱导分化为视网膜神经元,甚至整个视网膜方面已取得多项进展,并且体外形成的视网膜细胞可以与宿主视网膜整合。在此篇综述中,首先简要概括哺乳动物视网膜的组织结构、发育过程和调控机制,然后,重点阐述近年来科研工作者探索ES/iPS细胞体外诱导分化为视网膜细胞和组织的研究进展。     

什么是干细胞

随着干细胞研究的快速发展,人们对干细胞的认识也不断加深。拟根据我们的科研和教学实践,扼要介绍对有关干细胞的一些基本概念的理解,其中包括胚胎干细胞,成体干细胞和诱导性多潜能干细胞等。     

骨髓移植与造血干细胞研究

骨髓移植是目前治疗白血病等血液疾病最有效的方法。在经历了多年的发展并已取得巨大成就的今天,骨髓移植仍然面,临很多问题。造血干细胞研究必将解决骨髓移植中的诸多问题。重点对造骨髓移植的发展历史,所面临的问题以及造血干细胞研究的进展进行简要的概述。     

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.     

诱导性多潜能干细胞（iPS）的研究现状和展望

诱导多潜能性干细胞（inducedpluripotentstemcells,iPS细胞）是通过在分化的体细胞中表达特定的几个转录因子,以诱导体细胞的重编程而获得的可不断自我更新（self-renewal）且具有多向分化潜能的细胞．由于iPS既避免免疫排斥,又不涉及伦理道德问题,因此具有广泛且重要的临床应用价值．自从2006年Takahashi和Yamanaka报道成功地建立小鼠的iPS细胞以来,全世界众多实验室开始了iPS细胞研究,并取得了巨大进展．本文回顾过去几年内在iPS细胞研究领域中的新发现,包括建立iPS细胞的方法、iPS细胞形成的分子机制和iPS细胞的应用,并探讨该领域中急需解决的问题和发展前景．     

诱导性多潜能干细胞技术进展

诱导性多潜能干细胞(induced pluripotent stem cells,iPSCs)可以通过在分化的成纤维细胞中导入特定的转录因子获得。IPS细胞与胚胎干细胞(embryonic stem cell,ESCs)在形态,增殖能力,基因表达谱和畸胎瘤形成上没有区别,因此在研究疾病机制,药物筛选和毒理学上有重要的应用价值。一旦解决了安全性和效率问题,iPS细胞将在再生医学上有重要的应用价值。主要从提高转化效率、制备无遗传修饰的iPS细胞和疾病特异性的iPS细胞这3个近来在iPS领域飞速进展的方向做一综述。     

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.     

人羊水来源干细胞的体外培养及其生物学性状分析

目的:体外分离培养人羊水来源干细胞(hAFSC),观察分析其基本的生物学性状。方法:取孕中期产前诊断所抽取的羊水,离心收集细胞,然后贴壁培养获得hAFSC。在细胞培养的基础上,观察hAFSC的形态;研究其增殖能力;用流式细胞术测定细胞周期及不同代次细胞表面阶段特异性胚胎抗原4(SSEA-4)表达率的变化;利用RT-PCR方法检测细胞干性基因的表达;利用诱导培养基诱导,检测其向肝样细胞与成骨细胞分化的潜能。结果:在体外培养条件下,hAFSC表现为成纤维细胞形态;具有良好的增殖能力,群体倍增时间约为36 h;细胞周期检测G0/G1期细胞约占86.7%,S+G2/M期细胞约占13.3%;流式细胞术检测结果表明,hAFSC表达SSEA-4,且SSEA-4阳性率随传代次数呈现先上升后下降的趋势;hAFSC在mRNA水平上表达Nanog、Oct4和Rex1等胚胎干细胞标志性基因;经诱导培养基诱导后,hAFSC可以向肝样细胞与成骨细胞分化。结论:hAFSC是一群呈成纤维细胞样,有良好增殖能力,且具有多向分化潜能的细胞,加之其来源方便,伦理学限制较少,因此在细胞治疗及组织工程等方面有着广泛的应用前景。     

皮肤表皮干细胞的研究进展

成体的皮肤一生都在不断的自我更新,其中的毛囊还是保证毛发进行生长-脱落周期循环的细胞组织学基础。存在于表皮内的干细胞维持了成体皮肤的自我平衡及毛发再生。表皮是由构体分子组成。每个构体分子包含毛皮脂单位（毛囊和皮脂腺）及其周围的毛囊间表皮。毛囊间表皮具有祖细胞,损伤时能自我更新;毛囊具有多能干细胞,在新毛发周期开始或者损伤时能够启动干细胞功能,为毛囊的生长或表皮的修复提供细胞来源。本文概述了当前对表皮干细胞的认识,着重阐明毛囊间表皮内有祖细胞的证据,毛囊间表皮干细胞在体外的自我更新能力,毛囊膨突部内干细胞的特征和一些相关基因的表达等。     

视黄酸通路的启示——从心脏发育到心肌谱系定向分化

多潜能干细胞具有无限增殖的能力,并能够分化为心肌细胞,因此在心脏再生方面拥有巨大潜力.胚胎发育过程为干细胞定向分化提供了重要线索,在过去的几年中,通过操控心脏发育关键通路,在心肌定向分化方面取得了重要进展,但是现有的分化方法仍不能稳定地诱导心肌细胞,表明现有的通路不能有效解决这些问题.视黄酸(RA)通路在心脏发育过程中发挥重要作用,RA缺失会导致心房变小、心室小梁减少、心肌壁增厚且细胞间连接松散.在体外心肌定向分化过程中,RA多用于促进多潜能干细胞向心房分化.但从RA通路基因敲除小鼠的表型来看,除了调控心肌亚型分化,RA在多个发育阶段发挥重要作用.深入解析RA在心肌分化各阶段的作用机制,将有助于获得高质量的心肌细胞.同时,研究RA在心内膜和心外膜分化中的作用机制也有助于解释RA通路敲除小鼠的心脏异常.总之,从RA在胚胎发育中的作用来看,需要更多的体外研究来揭示RA在心肌谱系分化中的作用.本文综述了RA通路在心脏发育的心肌分化过程中的作用,并探讨了需要解决的问题.     

多潜能乳腺干细胞的发现

小鼠乳腺由多种不同类型的上皮细胞构成。多潜能干细胞位于乳腺发育的顶端,是乳腺中所有分化细胞类型的来源。然而,这群多潜能乳腺干细胞此前尚未通过特定的标记基因得到鉴定,其存在性也备受争议。借助乳腺干细胞体外培养体系,从Wnt信号通路入手,发现了蛋白C受体基因Procr。在乳腺中,Procr作为一个新的Wnt信号通路的靶基因,能够标记多潜能乳腺干细胞。Procr标记乳腺基底细胞中的一个亚群,这个亚群的细胞低表达基底细胞普遍表达的角蛋白,表现出上皮–间充质转化的特性。Procr阳性的细胞在移植实验中表现出最高的乳腺重建率,体内追踪Procr阳性细胞的后代,发现Procr阳性细胞能够在发育过程中分化形成乳腺上皮的所有细胞类型。多潜能乳腺干细胞的发现结束了乳腺中多潜能干细胞存在性的争议,对乳腺癌的诊断及靶向治疗具有重大意义。     

表观“阅读器”BET蛋白家族对哺乳动物发育和iPSC重编程的调控

溴结构域和超末端结构域(bromodomain and extra-terminal, BET)蛋白家族作为表观“阅读器”,在哺乳动物发育过程中起着至关重要的作用。其家族内的各成员通过识别各种表观修饰并募集相应的功能复合物,对相关基因进行精密调控,促使早期胚胎向特定方向分化和发育。另外,随着诱导性多潜能干细胞(induced pluripotent stem cell, iPSC)重编程技术发展,越来越多的研究发现BET蛋白家族在体细胞重编程中可能也占据着核心地位。本文总结了BET蛋白家族在哺乳动物发育和iPSC重编程中的作用,并对BET家族调控重编程的新机制进行了展望。     

胎牛雄性生殖干细胞源类ES细胞的分离培养与多能性研究

雄性生殖干细胞（male germ stem cells, mGSCs）来源于原始生殖细胞(primordial germ cells, PGCs),且终生存在于性分化后的睾丸中。从20周胎牛分离睾丸细胞,2步连续贴壁速率差法能有效纯化胎牛mGSCs,经流式细胞仪检测,CD9阳性细胞的比例达到 95.8%。原代与支持细胞共培养,出现隆突状和鸟巢状两种细胞集落。获得1株传至4代仍呈现集落生长的细胞株,且集落AKP染色阳性。对第3代鸟巢状细胞集落免疫组化和诱导分化分析,结果显示：SSEA1和Oct-4免疫组化染色阳性;短期内可自发形成c-kit染色阳性的分化态精原细胞;定向诱导分化形成了表达神经丝蛋白(Neuro filament,NF)的神经样细胞和表达α-actin的心肌样细胞团。试验结果表明：20周胎牛雄性生殖干细胞在体外可形成具有多分化潜能性的类胚胎干（embryonic stem, ES）细胞。     

胎牛雄性生殖干细胞源类ES细胞的分离培养与多能性研究

雄性生殖干细胞(male germ stem cells , mGSCs)来源于原始生殖细胞(primordial germ cells ,PGCs) ,且终生存在于性分化后的睾丸中。从20周胎牛分离睾丸细胞,2步连续贴壁速率差法能有效纯化胎牛mGSCs ,经流式细胞仪检测,CD9阳性细胞的比例达到95.8 %。原代与支持细胞共培养,出现隆突状和鸟巢状两种细胞集落。获得1株传至4代仍呈现集落生长的细胞株,且集落AKP染色阳性。对第3代鸟巢状细胞集落免疫组化和诱导分化分析,结果显示:SSEA1和Oct-4免疫组化染色阳性;短期内可自发形成c-kit染色阳性的分化态精原细胞;定向诱导分化形成了表达神经丝蛋白(Neuro filament ,NF)的神经样细胞和表达α-actin的心肌样细胞团。试验结果表明:20周胎牛雄性生殖干细胞在体外可形成具有多分化潜能性的类胚胎干(embryonic stem,ES)细胞。     

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。     

多能干细胞分化来源视网膜色素上皮细胞移植治疗视网膜变性研究进展

视网膜色素上皮（RPE）对视觉功能的维持起着至关重要的作用。视网膜变性是全球不可治愈性致盲疾病的重要原因,它由视网膜色素上皮功能失常所引起。因此,视网膜色素上皮移植是视网膜变性患者恢复视力的一种最有前景的手段之一。随着干细胞技术的快速发展,从多能干细胞（PSC）到有功能的视网膜色素上皮细胞的体外分化诱导技术已经成熟,其中包括胚胎干细胞（ESCs）和诱导多能干细胞（iPSCs）等。此外,从患者特异性iPSCs分化而来的RPE更能用于阐明发病机理并有针对性地个体治疗。更值得一提的是,经诱导得到RPE的移植不论在动物模型中,还是在临床试验里都已经得到了可喜的治疗效果。本文回顾PSC来源RPE干预治疗视网膜变性的最新研究进展。     

人多潜能胚胎生殖细胞的分离和培养

多潜能胚胎性干细胞来源有两条途经,从植入前的早期胚胎内细胞团(inner cell mass,ICM)分离出来的称胚胎干细胞(embryonic stem cells,ES);从原始生殖细胞(primordial germ cells,PGCs)分离得到的称胚胎生殖细胞(embryonic germ cells,EG)。这两种干细胞在小鼠嵌合体实验中,都证明具有参与生殖系传递的能力。这类干细胞在体外保持     

干细胞生物药物研究进展

胚胎干细胞和成年干细胞经培养能产生更多干细胞也可定向分化成神经细胞、血细胞、肝细胞等特定类型的细胞。其中具有潜能的细胞可用来研究治疗帕金森病、糖尿病和脊髓损伤等疾病的生物药物。     

iPS在临床应用的新进展

诱导性多潜能干细胞,即iPS细胞,是近年来干细胞领域最令人瞩目的一项新的干细胞制造技术,这个技术通过特定的基因组合与转染可以将已分化的体细胞诱导重编程为未分化的多能细胞.与胚胎干细胞(ES)不同,iPS细胞的制造不需要胚胎组织,也不涉及伦理学问题,更重要的是制备iPS细胞可以采用病人自己的体细胞制备,避免免疫排斥反应,并且来源广泛,因此给再生医学实践于临床带来了新的曙光.目前,iPS的研究尚处于初级阶段,本文就iPS的研究现状与已有在临床应用相关的实验报道作以综述.     

体细胞重编程为多潜能干细胞的研究进展

人类的胚胎干细胞（embryonic stem cells,ES cells）可以用来治疗很多疾病,但是如果通过核移植来获得与供体或者患者相匹配的ES细胞,就会受到人卵母细胞来源等条件的制约。这就促使了将体细胞重编程为多潜能细胞这样一种技术策略的发展,其中包括将分化细胞与ES细胞融合,在卵细胞、ES细胞或多潜能癌细胞的抽提物中孵育,强制多潜能因子过表达等具体的方法。通过这些途径引出了一些核功能的重编程以及相应的DNA甲基化修饰、组蛋白翻译后修饰,使体细胞表达特定的多潜能因子,转变为类似胚胎干细胞的多潜能细胞。