人胚胎干细胞和诱导型人多能干细胞分化的心肌细胞在药物心脏毒性筛选中的应用

心脏毒性是药物研发失败的主要原因之一,也是临床前安全评价研究的难题之一。人胚胎干细胞和诱导型人多能干细胞均具有无限增殖、自我更新和多向分化的特性,为体外心脏毒性筛选实验提供了细胞资源。人胚胎干细胞和诱导型人多能干细胞诱导分化的心肌细胞相似,具有相同的形态结构,且随着培养时间的推移,功能性心、Na^＋、Ca^2＋通道密度逐渐增加、心肌特异性基因ANF、α—MHC、MLC-2α的表达量增加,具有相似的动作电位时程和收缩性等特点,相当于幼稚型心肌细胞。将它们应用于已知作用药物的心脏毒性筛选,检测心肌细胞离子通道、动作电位、心脏损伤标志物、收缩功能的变化,获得与临床相似的结果。因此,建立人胚胎干细胞和诱导型人多能干细胞诱导分化心肌细胞的体外评价模型,大大减少了药物研发的时间和成本,克服了种属间的差异,推动了心脏毒性体外评价方法的发展。     

诱导多能干细胞向巨噬细胞分化研究进展

诱导多能干细胞 (Induced pluripotent stem cells,iPSCs) 是通过体细胞重编程得到类似胚胎干细胞特性的一种细胞类型。通过iPSCs的体外分化,可以了解巨噬细胞的进化历史和各种特性。iPSCs来源的巨噬细胞不仅是药物筛选的良好模型,也是进行免疫治疗的重要手段。本文综述了近年来iPSCs及其向巨噬细胞分化的相关研究进展、所面临的问题以及未来的发展方向。     

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。     

肝脏类器官的研究及应用进展

肝脏疾病易感性差异大且个体间的肝脏细胞存在明显的异质性,因此开发体外能够长期存活并具有代谢功能的人体类肝组织细胞模型,对治疗终末期肝病、开展肝脏致病机理研究及药物筛选具有重要意义。过去十年中,体外三维类器官模型发展迅猛,为疾病模拟、精准化治疗领域的研究提供了新的工具,显示出巨大潜力。肝脏类器官具有患者的基因表达与突变特征,在体外能够较长时间地保持肝脏细胞功能,已被应用于疾病模拟及药物有效性研究,并具有进行原位或异位移植发挥治疗作用的应用潜能。就干细胞、肝脏原代细胞等不同来源的肝脏类器官的发展及近年的研究进展作了综述,以期为肝脏类器官在疾病建模、药物发现和器官移植领域的研究和应用提供新的思路。     

诱导性多能干细胞与神经系统疾病模型的构建(英文)

利用外源性转录因子将已分化成熟的细胞诱导为多能干细胞(induced pluripotent stem cells,iPS细胞)对构建神经发育性和神经退行性疾病的体外模型具有重要意义。从患有特定疾病或具有明确遗传基因异常的患者身上获取体细胞进行诱导建立的iPS细胞具有潜在的疾病原特质,这种疾病特异性iPS细胞可以用来研究疾病的发病机制和病理过程,也为药物筛选、药物毒性检测以及个体化治疗方案的制定提供了可能。本文概述了目前用于建立神经系统疾病模型的干细胞类型,重点讨论了利用iPS细胞技术建立脊髓性肌萎缩症、肌萎缩性脊髓侧索硬化症和帕金森病等常见中枢神经系统疾病模型和药物干预的最新进展,并对该研究领域所面临的问题进行了详尽的分析。     

单细胞技术在干细胞组织修复与药物研发中的应用

近十几年来,单细胞技术飞速发展,突破了传统疾病只能对细胞群体进行研究的局限,将分辨率精确到单个细胞,解决了细胞异质性以及生物材料的低获取量等问题。该综述侧重介绍单细胞技术的方法学进展,并且详细阐述了其在干细胞组织修复药物研发中的最新进展,有助于读者了解如何利用单细胞技术寻找组织修复和相关疾病发生、发展中的特定干细胞群落和研究相关生理病理机制,并针对相关疾病建立二维(two-dimensional, 2D)和三维(three-dimensional, 3D)的体外新药筛选模型,从而进行高通量药物筛选。     

肺成体干细胞体外培养模型的研究进展北大核心CSCD

目前,肺体外培养模型有肺类器官和肺芯片两种主要手段。肺类器官是离体的肺上皮干细胞在体外特定的三维培养环境中生长,自发形成具有自我更新能力的干细胞簇并成功分化出功能细胞。肺芯片是利用人工活性膜为细胞提供组织分层结构,模拟微环境和机械力的仿生微流体芯片。由于原有二维培养模式缺乏精确的微结构和功能,组织体外培养模型作为模拟肺部发育、稳态、损伤和再生机制的研究工具,为肺部纤维化、癌症等疾病的探索提供了新的手段和可能。本文就肺成体干细胞两种体外培养模型的分类、研发历史、建立方法、实际应用、优缺点等方面进行综述,期望为器官移植和再生、药物筛选等应用提供参考。     

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。     

干细胞在非血液系统疾病中的应用

胚胎干细胞作为全能干细胞能分化成机体内的任何组织器官,理论上可作为最佳的种子细胞应用于再生医学,但胚胎干细胞的临床应用受道德伦理的争议以及法律的约束,且来源受限。目前临床应用的主要是成体干细胞,这类细胞包括造血干细胞、间充质干细胞、神经干细胞及肝干细胞等。体内和体外实验表明干细胞在一定的条件下可诱导分化成造血细胞、上皮细胞、内皮细胞及神经细胞等,因此成体干细胞可应用于多种临床疾病。本文主要综述成体干细胞在脊髓损伤、脑瘫、外伤性脑损伤、脑卒中、自体免疫性疾病和慢性肝病中的最新研究进展。     

诱导多能干细胞技术在药物研发领域中的前景

由于基础研究环境和临床环境之间存在的转化差异,使得药物在临床阶段取得成功仍然具有挑战性。诱导多能干(iPS)细胞的诞生为药物研发领域带来了新的希望,使研究者能在体外人性化各种药理学和毒理学模型。人iPS衍生细胞的可获得性,特别是可以定向分化成特定的功能性细胞、组织和器官,一方面为疾病机制研究与细胞治疗提供了全新的途径。另一方面,转化研究中的生物标记物提供了评估临床前基础研究环境和临床环境下毒理学及药理学影响的可衡量的指标,而iPS细胞给生物标记物的研究带来了全新的思路。从转化研究的角度概述了基于iPS细胞药物发现的现行策略,阐明了iPS细胞的潜力以及生物标志物在药物发现和发展整个过程中的作用,突出在该领域有待改进的地方,以期为进一步相关性研究提供一定参考,为新药研发提供新的思路与方法。     

诱导多能干细胞来源的肝细胞在HCV感染模型中的应用*

诱导多能干细胞(induced pluripotent stem cells,iPSCs)与胚胎干细胞(embryonic stem cells,ESCs)类似,是一类具有自我更新和无限增殖潜能的细胞, 并且能诱导分化为机体各胚层所有类型的细胞。因iPSCs来源于机体本身,规避了ESCs的免疫排斥和医学伦理等问题,具有极大的研究前景及应用潜能。大量研究表明,诱导多能干细胞分化的肝样细胞(iPS-derived hepatocyte-like cells,iHLCs)已广泛运用于HCV体内外感染模型的建立,并用于研究HCV的发病机制、宿主基因在HCV致病机制和筛选新型抗HCV药物及疫苗的研发。主要对iPSCs的来源、从不同策略诱导iPSCs成为功能性肝细胞的研究方法及其在HCV感染模型中的应用进行归纳总结。     

利用成体干细胞治疗糖尿病

糖尿病是一类严重的代谢疾病, 正危害着世界上越来越多人口的健康。胰岛移植是一种治疗糖尿病的有效方法,却因供体缺乏和移植后免疫排斥问题制约了其广泛应用。干细胞为具有强增殖能力和多向分化潜能的细胞, 是利用细胞替代疗法治疗重大疾病的细胞来源之一, 其中成体干细胞因不存在致瘤性及伦理道德问题而被人们寄予厚望。成体胰腺干细胞在活体损伤及离体培养条件下均能产生胰岛素分泌细胞, 肝干细胞、骨髓干细胞和肠干细胞等在特定离体培养条件下或经过遗传改造后也均可产生胰岛素分泌细胞, 将这些干细胞来源的胰岛素分泌细胞移植到模型糖尿病小鼠中可以治疗糖尿病。因而, 成体干细胞可以为细胞替代疗法治疗糖尿病提供丰富的胰岛供体来源。     

诱导多能干细胞来源的肝细胞在HCV感染模型中的应用*

诱导多能干细胞(induced pluripotent stem cells,iPSCs)与胚胎干细胞(embryonic stem cells,ESCs)类似,是一类具有自我更新和无限增殖潜能的细胞, 并且能诱导分化为机体各胚层所有类型的细胞。因iPSCs来源于机体本身,规避了ESCs的免疫排斥和医学伦理等问题,具有极大的研究前景及应用潜能。大量研究表明,诱导多能干细胞分化的肝样细胞(iPS-derived hepatocyte-like cells,iHLCs)已广泛运用于HCV体内外感染模型的建立,并用于研究HCV的发病机制、宿主基因在HCV致病机制和筛选新型抗HCV药物及疫苗的研发。主要对iPSCs的来源、从不同策略诱导iPSCs成为功能性肝细胞的研究方法及其在HCV感染模型中的应用进行归纳总结。     

高内涵筛选在药物肝毒性预测中的应用进展

很多上市新药因肝毒性问题被警告、撤市或限用。因此,对药物肝毒性进行评估,确保药物在临床中的使用安全成为新药研发过程中的重要方面。高内涵细胞成像分析技术(high content screening,HCS)是近年来发展起来的一项新技术,利用该技术可在体外对药物毒性进行多参数、多靶点、高通量的检测和分析,也被称为高内涵筛选。基于毒性通路的HCS是目前药物肝毒性预测的重要思路,该文主要介绍基于毒性通路的HCS在药物引起的本质性肝损伤和特异性肝损伤(包括脂肪变性、磷脂质病、胆汁淤积和遗传物质损伤等)这两大类药物肝毒性评估中的应用进展。     

致心律失常性右室心肌病患者的诱导性多能干细胞系的建立

目的：建立致心律失常性右室心肌病（ARVC）患者特异性的诱导性多能干细胞（iPSCs）,为研究ARVC发病机制提供研究模型。方法：培养来源于ARVC患者皮肤成纤维细胞,并进行突变位点测序鉴定。通过仙台病毒转导入外源性多能转录因子,将ARVC患者皮肤细胞诱导为iPSCs,结合免疫荧光法,实时荧光定量PCR,以及体内外三胚层形成实验对iPS细胞全能型进行鉴定。通过调控Wnt信号通路诱导iPS细胞定向分化为心肌细胞。结果：ARVC患者来源的iPSCs显示碱性磷酸酶阳性,多能性相关基因高表达,胚胎干细胞标志物Oct4,SSEA4,TRA-1-81阳性。体外悬浮培养形成的拟胚体以及体内畸胎瘤形成实验均显示ARVC-iPSCs具有向3个胚层分化能力。经过体外心肌定向,ARVC-iPSC可诱导产生自主节律性搏动细胞团,免疫荧光显示cTnT阳性。结论：本研究使用仙台病毒,建立了无插入型ARVC患者特异的诱导性多能干细胞系,该细胞系具有多能分化特性,并可定向分化为心肌细胞,为研究ARVC的致病因素和药物筛选提供宝贵的实验模型。     

干细胞药物筛选模型研究进展

药物筛选是针对特定的要求和目的通过建立合适的筛选模型对具有生理活性化合物进行优选的过程。建立高效的筛选模型能缩短研发周期,降低研发成本。干细胞是一类具有自我更新和多向分化潜能的细胞。近年来,以干细胞作为药物筛选模型的研究越来越受到重视。该文综述了近年来以胚胎干细胞、神经干细胞、间充质干细胞和诱导多能干细胞等作为药筛模型的研究进展,为后续开展干细胞药物筛选研究提供参考。     

诱导性多能干细胞的研究进展及其在再生医学上的应用

通过特定转录因子的过表达使体细胞重编程为诱导性多能干细胞(induced pluripotent stem cells,iPS细胞),这一成果引起了整个生命科学领域的广泛关注.由于iPS细胞不仅具有与人类胚胎干细胞(embryonicstem cell,ES细胞)相似的基本特征,而且与ES细胞相比,不存在免疫排斥和伦理道德问题,因此,具有重要的临床应用潜能.目前,iPS细胞主要用于细胞分化和移植,并可提供体外的疾病模型,以便于研究疾病形成的机制、筛选新药以及开发新的治疗方法.从iPS细胞的产生、诱导方法、生物学特征和在再生医学中的应用作以综述.     

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.     

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.     

三维肝细胞模型及其在化学性肝损伤评价中的应用

肝脏是机体代谢外源性化学物的主要场所,也是化学物及其代谢产物毒作用的重要靶器官。为了更加快速、准确地对化学物引起的肝损伤进行评估,选择贴近人体的细胞模型和培养方法至关重要。近年来研究发展了多种人源体外肝细胞模型,其中新兴的三维(3D)肝细胞体外模型具有类似体内肝脏表型、代谢能力,并适于长期体外培养,为药物等化学物的肝毒性测试提供了有力的体外评价工具。本文主要介绍目前常用的肝细胞模型的特点,以及球体模型、生物反应器、3D打印和肝脏芯片等3D培养系统,概述了这些模型在化学性肝损伤评估中的应用进展。