神经干细胞/前体细胞分化的功能学鉴定研究进展

神经干细胞／前体细胞分化是神经生物学研究的热点．以往对神经干细胞／前体细胞分化水平的鉴定主要依赖于形态学指标,而随着膜片钳技术的应用,神经干细胞／前体细胞分化过程中膜电特性的改变、离子通道活动等功能学指标越来越受到重视．综述了利用膜片钳技术研究神经干细胞／前体细胞功能分化的最新进展,并对存在的问题做出思考和展望．     

长链非编码RNA对干细胞成骨分化的影响

随着骨疾病的研究逐渐深入到分子机制水平,近年来,对干细胞分化和自我更新能力的研究为多种骨疾病治疗提供了新的视角。长链非编码RNAs(long non-coding RNAs,lnc RNAs)是一类转录长度超过200 nt的RNA分子,它们不直接参与蛋白质的编码,而是通过参与染色质重构、DNA甲基化、组蛋白修饰并作为mi RNA的前体,来调节细胞的增殖和分化过程。最新研究表明,lnc RNAs在维持骨代谢的动态平衡中发挥关键性的调控作用,并通过多种途径参与干细胞向成骨分化的过程。因此,该文通过综述国内外lnc RNAs调节多种干细胞向成骨分化的相关研究,阐述lnc RNAs诱导不同干细胞成骨分化的研究进展,为进一步探索lnc RNAs在调节干细胞的功能和机制及干细胞疗法对骨代谢相关疾病治疗和预防中提供更加可靠的理论依据。     

钙离子通道亚基Cacnb3对小鼠脂肪间充质干细胞成骨分化的促进作用

间充质干细胞在治疗骨相关疾病中具有重要意义,但其在成骨分化中的机制尚未完全阐明。该研究通过分析GEO数据库中有关组蛋白去乙酰化酶抑制剂(HDACi)处理过的小鼠成骨前体细胞(MC3T3-E1 preosteoblasts)的生物芯片数据,筛选出22个在成骨分化中上调,在成脂分化中下调,且受HDACi紧密调控的基因。这22个基因中有6个基因(Cacnb3、Lpcat2、Cd248等)与Ca~(2+)调节功能相关,提示Ca~(2+)可能在MSCs分化中发挥重要作用。在后续实验中,我们观察到电压依赖性钙通道亚单位β3(calcium voltage-gated channel auxiliary subunit beta 3, Cacnb3)和磷脂酰基转移酶2(lysophosphatidylcholine acyltransferase 2, Lpcat2)在小鼠脂肪间充质干细胞(ADSCs)、人骨髓间充质干细胞(hBMSCs)和小鼠成骨前体细胞(MC3T3-E1)的成骨分化过程中上调,提示Cacnb3、Lpcat2可能参与ADSCs的体外成骨分化。此外,利用钙离子荧光探针检测方法,发现敲低Cacnb3后3T3-E1细胞内Ca~(2+)浓度明显低于对照组,同时,成骨相关基因(ALP、Runx2)表达显著下调,表明Cacnb3可能通过影响Ca~(2+)浓度调控细胞的成骨分化,该研究为进一步探索间充质干细胞成骨分化的机制奠定了基础。     

从人胚胎干细胞畸胎瘤中有效获取间充质干细胞和神经前体细胞

通过人胚胎干细胞(human embryonic stem cells,hESC)体外分化方法和畸胎瘤形成可以分化获得多种成体细胞．但目前尚不清楚是否可以从hESCs畸胎瘤中分离某些特异性细胞．通过体外筛选方法,有效地从hESCs畸胎瘤中分离出神经前体细胞(neural progenitor cells,NPCs)和间充质干细胞(mesenchymal stem cells,MSCs)．这种hESCs畸胎瘤来源的NPCs和MSCs与体内神经前体细胞和间充质干细胞有着相似的分子标记和特性,并具有进一步的分化潜能——分别可以诱导成为神经元、神经胶质细胞、脂肪细胞和骨骼细胞等．根据人胚胎干细胞畸胎瘤中含有不同分化阶段的外胚层、中胚层和内胚层的组织或细胞,认为人胚胎干细胞畸胎瘤可以作为另一个细胞来源以获取多种(包括人胚胎干细胞体外分化难以得到的)各种前体/干细胞和终末分化细胞．     

神经干细胞的研究进展及基因芯片技术的应用

神经干细胞(NSC)在发育过程中及治疗神经退行性疾病方面所起作用已引起广泛关注。体外实验证明,多种因素可调控神经干细胞的增殖及分化,但由于缺少特异的分子标识,我们对于体内的神经干细胞特性知之甚少。基因芯片技术的应用使寻找体内神经干细胞的特异标识成为可能,并且我们通过一种有效的数据分析方法(component plane presentation integrated self-organizing map,CPP-SOM)对神经干细胞的基因表达及调控机制进行了深入的研究。     

LincRNA1230抑制小鼠胚胎干细胞向神经前体细胞分化

胚胎干细胞是一类具有多向分化潜能的细胞.胚胎干细胞可以模拟体内发育过程,在无外界信号分子刺激的情况下,自发向神经前体细胞分化.有研究表明,这一体外发育过程受神经分化相关转录因子和表观遗传修饰的共同调控,然而该过程中的分子机制尚不清楚.本研究发现长链非编码RNA1230(LincRNA1230)参与了小鼠(Mus musculus)胚胎干细胞向神经前体细胞的分化过程.在小鼠的胚胎干细胞中过表达LincRNA1230可以显著抑制其神经分化效率;反之,干扰LincRNA1230可以提高分化效率.进一步研究表明,LincRNA1230通过结合Wdr5,降低神经分化相关基因启动子区H3K4me3的修饰水平,从而抑制相关基因的表达活性.这些发现揭示了LincRNA1230在小鼠胚胎干细胞神经分化过程中的重要作用.     

Notch信号通路对神经干细胞增殖分化的作用

神经干细胞作为一种具有自我更新能力和多向分化潜能的细胞,它的增殖和分化受到多种源于自身或外在、邻近或远程细胞信号通路的调控,各种细胞因子及胞间通讯在神经干细胞的增殖和分化中发挥着重要的作用。近年来的多种研究表明,Notch信号通路正是这样一种可以通过相邻细胞的配体与受体相互作用,从而传递信号,进一步发挥其生物学功能的重要信号通路。该通路参与了神经干细胞维持自我形态及向多种具有不同功能的神经细胞分化的过程．对于研究神经干细胞的增殖和分化具有巨大的意义。该文将就当前Notch信号通路对神经干细胞增殖分化影响的相关研究进行简要综述。     

小鼠胚胎干细胞移植入成体大鼠脑内的区域特异性存活与分化

全能区域非特异性的胚胎干细胞是研究成体不同脑区控制干细胞分化能力的十分有力的工具。胚胎干细胞源性神经前体细胞移植入成体脑后可分化为功能性神经元,但是未分化的胚胎干细胞在成体脑内各个部位的存活、生长与分化的潜能差异尚不清楚。本文旨在探讨成体脑组织对胚胎干细胞的影响及胚胎干细胞在成体脑内的一系列行为。将少量转绿色荧光蛋白未分化的小鼠胚胎干细胞移植入成体大鼠脑内不同部位,分别于移植5、14和28d后处死大鼠,进行形态学观察及免疫组化定性,以了解未分化的小鼠胚胎干细胞在大鼠脑内不同区域的存活、生长与分化。结果发现未分化的小鼠胚胎干细胞可逐步整合入受体组织并向nestin阳性神经前体细胞分化。移植细胞及其后裔在海马生长最为旺盛,而在隔区最差（P〈0．01）;移植细胞分化为神经干细胞的效率也是在海马最高,而在隔区最低（P〈0．01）。提示只有部分脑区适合胚胎干细胞及其后裔生存,并提供促进其分化的有益环境。因此,由于位置特异的微环境因子及环境因素的存在,宿主组织特性对决定中枢神经系统疾病的细胞替代疗法策略是相当重要的。     

神经干细胞迁移的研究进展

神经干细胞的定向迁移是胚胎神经系统发育的先决条件,同时在成体组织的许多生理、病理过程中也起着重要作用;研究发现,许多神经退行性疾病都与神经干细胞迁移的缺陷相关。近年来,越来越多的证据表明,无论是内源性的还是移植的神经干细胞都有向大脑损伤部位迁移的特性,显示出神经干细胞用于神经再生及损伤修复治疗的潜能。该文着重在神经干细胞的基本特性以及神经干细胞定向迁移的细胞与分子机制研究等方面进行了综述。     

胶质细胞干细胞/前体细胞特性的研究进展

胶质细胞是脑内数量最多的神经细胞,包括星形胶质细胞、少突胶质前体细胞、NG2胶质细胞等多种类型,具有维持神经系统内环境稳态、支持和营养神经元、调控神经信号传导等多种重要功能。近年来,随着研究的深入,越来越多的证据表明某些特定的胶质细胞在一定条件下表现出干细胞的特性,发挥干细胞的功能。例如,在病理损伤条件下,星形胶质细胞和少突胶质前体细胞均会被活化而出现增殖、分化,体外分离培养可自我更新形成神经球。这些活化的星形胶质细胞和少突胶质前体细胞形成的神经球能够被诱导分化为星形胶质细胞、少突胶质细胞和神经元。此外,通过强制性表达外源基因能将星形胶质细胞和NG2胶质细胞转分化为神经元,这可能也是其干细胞特性的一种体现。本文在已有研究的基础上,总结了放射状胶质细胞、少突胶质前体细胞、星形胶质细胞、NG2胶质细胞与其它类型胶质细胞的干细胞特性、干细胞特性形成的条件、它们可能产生的子代细胞以及涉及的分子信号调控通路。深入探讨胶质细胞的干细胞特性及生理功能,有利于促进其在神经系统损伤修复领域的临床应用。     

肝细胞生长因子促进猕猴胚胎干细胞来源的神经前体细胞的增殖

肝细胞牛长因子(hepatoeyte growth factor,HGF)足一个多效应因子,在神经系统中具有重要作用.早前的研究发现采用HGF和G5 supplement结合EB(embryoid body)法可诱导猕猴胍胎干细胞(rhesus embryonic stem cells,rESCs)定向分化成高纯度的可移植的神经前体细胞(neural progenitors),但对于HGF在整个诱导分化过程中的具体作用及机制还不清楚.本研究改进先前研究体系,采用单层培养法,同时添加HGF和bFGF(basic fibroblast growth factor,碱性成纤维细胞生长因子)诱导rESCs在两周内定向分化为高纯度[(81.66±4.37)%]的神经前体细胞,并且单独添加HGF或bFGF以及两者都没有添加的条件下也得到了相似比例的神经前体细胞,表明外源性的HGF在诱导rESCs向神经前体细胞转变的过程中对十神经细胞命运的决定并不起作用;进一步研究发现HGF能有效地促进神经前体细胞的增殖,并且与bFGF具有协同作用.总之,本研究建立了一种更为简单的诱导rESCs分化成神经细胞的方法,发现外源性的HGF在rESCs向神经前体细胞分化的过程中并没有神经诱导的作用,但能与bFGF协同作用促进rESCs来源的神经前体细胞的增殖.     

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。     

调控软骨形成的信号通路及相关因子在骨髓间充质干细胞骨向分化中的作用*

骨髓间充质干细胞是一类具有自我复制和多向分化潜能的成体干细胞,可以通过定向诱导分化为成骨细胞、软骨细胞、脂肪细胞等,是目前骨再生医学和细胞治疗研究最多的理想种子细胞。在骨缺损的修复过程中,骨髓间充质干细胞内成软骨相关基因表达升高进而分化为软骨细胞,后期随着成骨细胞和破骨细胞的形成及血管长入,软骨基质逐步降解并被骨基质所替换。软骨细胞参与了骨缺损前期的修复过程,调控软骨形成的信号通路及相关因子不仅调控骨髓间充质干细胞成软骨细胞分化,同时在成骨细胞分化过程中也发挥着重要的作用。对调控软骨形成的信号通路及相关因子在骨髓间充质干细胞骨向分化中的调控作用和研究现状进行了总结,以期为临床寻找更好的治疗骨缺损的方法提供理论依据和研究方向。     

小鼠胚胎干细胞定向分化为神经干细胞过程中microRNA的变化

目的用生物芯片技术分析胚胎干细胞定向分化为神经干细胞过程中microRNA(miRNA)的表达变化,筛选调控的分化的miRNA,研究分化调控机制。方法胚胎干细胞在含LIF培养基中培养3d后,采用经典5步培养方法定向诱导向神经干细胞分化,采用nestin作为神经干细胞标记进行鉴定,送检胚胎干细胞及神经干细胞,提取总RNA以及小分子RNA,经荧光标记后与miRNA基因芯片杂交,获得胚胎干细胞诱导前后miRNA表达谱。结果1)胚胎干细胞在含LIF培养过程中保持未分化状态,Oct-4、碱性磷酸酶表达阳性;2)经典五步法诱导胚胎干细胞定向分化为神经干细胞,nestin阳性细胞为85%;3)通过基因微阵列分析,有90个miRNA的改变显著,其中68个表达上调,22个表达下调。结论miRNA可能对胚胎干细胞定向分化为神经干细胞过程起到关键作用。     

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.     

MicroRNAs调控干细胞的诱导与分化

干细胞根据其所处的发育阶段可分为胚胎干细胞(embryonic stem cell,ESCs)和成体干细胞(somatic stem cell),具有自我复制能力和多向分化潜能,因此,被认为可修复、重建组织器官。近年有大量研究致力于诱导干细胞分化为各种成体细胞,但诱导过程繁琐与分化效率低下一直困扰着科研人员。Micro RNAs(miRNAs)是在真核生物中发现的一类内源性的具有调控功能的非编码RNA,其大小长约20~25个核苷酸。研究表明miRNA可通过抑制干细胞靶m RNA序列的翻译或者降解靶m RNA来调控干细胞的诱导与分化。因此,调控mi RNAs的表达水平可影响分化过程。现就miRNA调控干细胞向成体细胞分化的研究现状和机制作一综述。     

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。     

神经营养因子与神经干细胞

生长因子在神经干细胞的增殖,分化和存活过程中有重要作用。神经营养因子是其中的一类,它包括神经生长因子（NGF）家族,胶质源性神经营养因子（GDNF）家族和其它神经营养因子。NGF家族包括NGF,BDNF,NT－3,NT－4／5和NT－6。这一家族可促进epidermic growth facter(EGF)反应 海马及前脑室管膜下区神经干细胞的存活和分化。GDNF家族包括GDNF,NTN,PSP和ART。GDNF家族促神经发育的作用主要在外周,它促进肠神经嵴前体细胞的存活和增殖,且对外周感觉神经的发育至关重要。其它生长因子如bFGF和EGF,它们能促进神经干细胞增殖和存活;CNTF和LIF等在神经干细胞的分化中也有重要作用。     

组蛋白去乙酰化酶抑制剂调控干细胞分化与体细胞重编程的研究进展

表观遗传调控,如组蛋白乙酰化修饰,是决定干细胞分化方向的重要机制。组蛋白去乙酰化酶抑制剂(HDACi)通过影响不同亚类的组蛋白去乙酰化酶(HDAC)活性,提高组蛋白乙酰化水平,调控基因表达,从而影响胚胎干细胞自我更新,以及沿神经元、心肌和造血等细胞谱系的定向分化。HDACi类小分子化合物在体细胞重编程中也有广泛的应用,可替代致癌因子c-Myc和Klf4,促进体细胞克隆。研究显示,HDACi的效应与药物剂量、细胞类型和细胞分化状态密切相关。本文主要阐述了HDACi在干细胞分化和体细胞重编程中的应用进展,并对所涉及的分子通路进行讨论,有助于揭示干细胞定向分化的关键分子机制,优化干细胞定向分化诱导策略,对干细胞诱导分化具有重要的理论和实用价值。     

脂肪来源干细胞体外成骨和成脂及成神经的诱导分化研究

目的:探讨脂肪来源干细胞体外成骨和成脂及成神经的诱导分化情况。方法:选取10只SPF级雄性SD大鼠,将其不同部位的脂肪组织取出,分别采用不同方法对其向成骨、成脂及成神经等方向进行诱导分化并对其结果进行鉴定。结果:ADSC表达中,CD29占(99.11±0.13)%,CD44占(95.94±0.71)%,CD45占(0.12±0.09)%。经4周的成骨诱导后,茜素红S染色在细胞团中央发现红色钙化结节存在,碱性磷酸酶染色在细胞的胞质内观察到紫红色颗粒,经7d成脂诱导后,油红"O"染色在细胞质内观察到橙红色脂滴;经过6d的神经干培养基诱导后,通过免疫荧光染色证明诱导的Nestin细胞、神经丝蛋白-200以及GFAP等均出现阳性表达。结论:ADSC具备向脂肪、成骨及神经元等细胞进行多向分化的潜能,具有来源广、易于操作、体外增殖快速等优越性,并且不存在免疫排斥及医学伦理学问题,发展前景广阔。