胚胎干细胞分化过程中的表观遗传调控

作为一类既有自我更新能力,并具有多向分化潜能的细胞,胚胎干细胞具有非常重要的理论研究意义和临床应用前景。近期以胚胎干细胞为模型,研究有关干细胞分化的表观遗传调控已成为新的研究热点。本文就胚胎干细胞分化过程中DNA甲基化、组蛋白修饰、非编码RNA调控以及与胚胎干细胞分化密切相关的表观遗传学动态变化做一概述,对表观遗传学改变与胚胎干细胞分化关系的基础研究进行探讨。     

组蛋白修饰对胚胎干细胞分化过程[]的调控机制

选用人类胚胎干细胞系和由人类胚胎干细胞系分化来的神经干细胞系为研究对象,分析组蛋白修饰对胚胎干细胞分化过程的调控作用。得到了两种细胞系差异表达基因转录起始位点侧翼区域内八种组蛋白修饰的分布模式,以及组蛋白修饰功能簇。研究表明在两类细胞系中,八种组蛋白修饰谱分布模式一致,且呈现两种分布类型; H3K27ac,H3K4me3和H3K9ac组成的功能簇是保守的;H3K27me3,H3K36me3和H3K79me1组成的功能簇以及H3K9me3和H3K27me3组成的功能簇在胚胎干细胞向神经干细胞分化的过程中消失。结果揭示了组蛋白修饰对胚胎干细胞系向神经干细胞系分化过程的部分调控机制,为该分化过程分子调控机制的研究提供部分重要的理论基础。     

胚胎干细胞向造血细胞分化研究

胚胎干（embryonic stem,ES）细胞是来源于囊胚的内细胞团（inner cell mass,ICM）,具有发育的全能性或多能性,能嵌合到早期胚胎,在体内可以参与各种组织发育甚至包括生殖细胞;在体外分化培养条件下,可以顺序分化出各种组织细胞,与体内完整胚胎发育过程相符合,而且可以通过调节ES细胞某些基因的表达而调节其分化。因此,ES细胞是研究哺乳动物早期胚胎发育、细胞分化及其关键基因鉴定的理想模型。另外,胚胎生殖脊（embryonic germ,EG）细胞系也具有同样的生物学特性,它是由早期胚胎的原始生殖脊（primordial germ,PG）细胞建株而来。最近研究显示：ES细胞在体外不但可以分化为所有造血细胞系,而且还可以分化为具有长期增殖能力的造血干细胞。作者就胚胎干细胞向造血细胞和造血干细胞分化及其诱导因子和调控基因的表达作一综述。     

小鼠胚胎干细胞分化形成拟胚体过程中的细胞程序性死亡

为了检测小鼠胚胎干细胞 (embryonicstemcell ,ES细胞 )体外分化的拟胚体 (embryoidbodies ,EBs)形成过程中细胞程序性死亡 (programmedcelldeath ,PCD)的发生 ,通过悬滴、悬浮培养技术定向诱导未分化的ES细胞分化为拟胚体 ,并用RT PCR检测原始内胚层、原始外胚层、中胚层、内脏内胚层 4种分子标记物在EBs中的表达 .通过TUNEL染色、电镜、激光共聚焦显微镜及Western印迹以确定凋亡发生 .结果表明 :ES细胞体外分化为拟胚体并且表达各胚层相应的分子标记物 ;在拟胚体的发育过程中出现明显的空腔化过程 ,TUNEL染色及电镜观察到凋亡生成 ,同时线粒体膜电位 (ΔΨm)在拟胚体发育过程中降低 ,通过Western印迹检测到caspase3、caspase8的激活 .表明小鼠ES细胞所分化的拟胚体可以作为研究早期胚胎发育的实验模型 ,线粒体在拟胚体的细胞程序性死亡过程中发挥重要的作用 .为进一步利用拟胚体研究细胞程序性死亡及相关信号分子在小鼠胚胎发育早期的作用奠定了基础     

胚胎干细胞分化潜能研究进展

胚胎干细胞(ESC)是来源于哺乳动物早期胚胎的一种具有多向分化潜能的细胞。目前已经从胚胎干细胞分化培育出了心肌细胞,神经细胞,血管内皮细胞和壁细胞,胰岛细胞等。胚胎干细胞的诱导分化可以从形成拟胚体途径,也可以直接分化。对胚胎干细胞的研究具有广阔的应用前景,但也存在很多问题尚待解决。     

小鼠胚胎干细胞分化心肌细胞毒蕈碱受体的表达特征

为了探讨胚胎干细胞分化心肌细胞（ESCM）毒蕈碱受体的表达规律及β肾上腺素能系统对M2受体表达的影响,采用10^－4 mol/L维生素C体外诱导小鼠M13胚胎干细胞分化为心肌细胞,用RT-PCR检测到分化后的细胞表达心肌细胞特异性基因Nkx2.5和β肌球蛋白重链;用免疫荧光法检测到分化后的细胞表达心肌细胞特异性标志物α辅肌动蛋白.小鼠胚胎干细胞分化前表达M₁和M₂毒蕈碱受体,在分化过程中,M₁受体表达逐渐下降, M₂受体表达在第3 d显著下降,此后表达逐渐增加,在第14 d达到高峰;Western印迹结果显示,异丙肾上腺素明显抑制M₂受体的表达,选择性β₁肾上腺素受体拮抗剂CGP20712A明显上调其表达,而选择性β₂肾上腺素受体拮抗剂 ICI118551对其表达无影响.本实验表明,小鼠胚胎干细胞分化心肌细胞表达毒蕈碱受体, β肾上腺素能系统对M₂受体表达有调控作用.     

Lefty1对小鼠胚胎干细胞分化过程的影响

目的:研究Lefty1在小鼠胚胎干细胞分化过程中的作用。方法:根据染色质免疫沉淀测序结果,在临近Lefty1转录起始位点以及与之相距10 kb的上游区域有TGF-β信号通路Smad2/3蛋白的四个结合区域,通过CRISPR/Cas9方法获得四个区域敲除的单克隆细胞,利用荧光实时定量PCR(qRT-PCR)检测各细胞中Lefty1的转录水平,并用TGF-β信号通路的激活剂AC和抑制剂SB分别处理敲除的细胞,检测其对TGF-β信号的响应,最后通过胚状体形成实验,检测敲除细胞系在中内胚层分化过程中的标志分子Gsc和Mixl1的表达。结果:利用CRISPR/Cas9方法成功获得不同区域敲除的单克隆细胞,与野生型E14细胞相比,四种区域敲除的细胞中Lefty1 RNA含量明显降低,并且在干细胞状态和分化状态下,敲除细胞系对TGF-β信号的响应减弱。在胚状体形成的实验中,与野生型E14细胞相比,敲除细胞系在分化过程中Lefty1表达的基础水平明显降低,中内胚层分化的标志分子Gsc和Mixl1转录水平也明显下降。结论:在胚胎干细胞中,Lefty1转录起始位点附近以及上游10 kb的这四段区域通过TGF-β信号通路对Lefty1的转录发挥调控作用,从而影响中内胚层分化过程中的标志分子Gsc和Mixl1的表达。     

人诱导多能干细胞与人胚胎干细胞分化过程中Oct4/Nanog基因表达的比较

目的：比较通过慢病毒方法获得的人诱导多能性干细胞（iPSCs）与人胚胎干细胞（hESCs）分化过程中全能性基因Oct4、Nanog的表达变化。方法：收集分化不同时间点的拟胚体（EBs）,检测三胚层分化基因以及全能性基因Oct4/Nanog的表达,并通过畸胎瘤组织切片的荧光染色分析Oct4的表达。结果：iPSCs获得的EB中内外三胚层分化基因表达的出现明显晚于hESCs来源的EB。不同于hESCs,iPSCs悬浮培养获得的EBs在体外培养18天未见内源性Oct4、Nanog基因表达的下调。未分化的iPSCs注射严重联合免疫缺陷（SCID）小鼠培养10周后获得的畸胎瘤中仍存在Oct4阳性的细胞,但iPS-#2中明显少于iPS-#5。结论：通过慢病毒方法获得的iPSCs虽然具有向三胚层分化的能力,但在分化过程中仍维持较高水平的全能性基因Oct4、Nanog的表达。     

人诱导多能干细胞与人胚胎干细胞分化过程中Oct4/Nanog 基因 表达的比较

目的:比较通过慢病毒方法获得的人诱导多能性干细胞(iPSCs)与人胚胎干细胞(hESCs)分化过程中全能性基因Oct4、Nanog的表达变化。方法:收集分化不同时间点的拟胚体(EBs),检测三胚层分化基因以及全能性基因Oct4/Nanog的表达,并通过畸胎瘤组织切片的荧光染色分析Oct4的表达。结果:iPSCs获得的EB中内外三胚层分化基因表达的出现明显晚于hESCs来源的EB。不同于hESCs,iPSCs悬浮培养获得的EBs在体外培养18天未见内源性Oct4、Nanog基因表达的下调。未分化的iPSCs注射严重联合免疫缺陷(SCID)小鼠培养10周后获得的畸胎瘤中仍存在Oct4阳性的细胞,但iPS-#2中明显少于iPS-#5。结论:通过慢病毒方法获得的iPSCs虽然具有向三胚层分化的能力,但在分化过程中仍维持较高水平的全能性基因Oct4、Nanog的表达。     

雷帕霉素促进胚胎干细胞向心肌细胞分化

目的 雷帕霉素是小分子mTOR抑制剂,可激活细胞自噬.本研究检测了雷帕霉素对胚胎干细胞(ES细胞)向心肌分化的影响.方法 采用拟胚体(embryoid body,EB)加抗坏血酸诱导ES细胞向心肌分化.悬浮诱导阶段添加自噬激动剂雷帕霉素或抑制剂羟氯喹,通过免疫印迹检测LC3蛋白剪切以监测细胞自噬水平,通过检测EB球的心...     

小鼠胚胎干细胞分化为血管内皮细胞的永生化研究

本文探讨了小鼠胚胎干细胞(ES细胞)诱导分化的血管内皮细胞永生化。在体外培养系统中,以维甲酸(RA)和转化生长因子-β1(TGF-β1)诱导小鼠胚胎干细胞(ES细胞)的拟胚体(EB)分化为“圆形细胞”和由这些“圆形细胞”组成的血管样结构。经光学和扫描电镜及免疫荧光等法分析检测,证明组成血管样结构的细胞具有专一性vWF荧光染色,表明是血管内皮样细胞。利用脂质体将人端粒酶催化亚基逆转录酶(hTERT)基因转染诱导分化中的“圆形细胞”。应用Dot-blot,RT-PCR,Western blot及免疫组织化学等方法分析、观察和证明了诱导分化的组成血管样结构的园形细胞和被hTERT基因转染的“圆形”细胞的形态和生物学特性。结果表明,携带hTERT基因的从ES细胞分化来的圆形细胞在体外可大量增殖,持续传代,95%具有血管内皮细胞的一些特有标志和管道化生长特性。因此,通过人端粒酶基因的转染途径可解决由ES细胞诱导分化而来的内皮细胞扩增和永生化问题,为构建组织工程化血管及其它人工血管的内皮化提供种子细胞来源打下基础。     

分离MEF和ES细胞的差速贴壁法研究(简报)

胚胎干细胞的分化控制是胚胎干细胞研究的一个重要方面。由于常规的拟胚体诱导途径是在形成拟胚体后才开始进行诱导分化,受多种胚层的共同作用使得我们无法简便探索诱导分化的机制。而且用这种方法进行的诱导分化试验的结果检测比     

小鼠胚胎神经干细胞的分离培养及其鉴定

且的探索小鼠胚胎神经干细胞的体外培养方法,并获取高纯度的神经干细胞,为神经干细胞的深入研究提供实验材料。方法无菌条件下分离E15天小鼠胚脑皮质,制成单细胞悬液,在bFGF和B27存在的培养基中培养扩增,通过免疫细胞化学染色鉴定神经干细胞及其子代细胞的分化方向。结果培养的部分细胞在B27和bFGF存在的无血清培养基中可以在体外分裂增殖,同时表达神经干细胞特异性抗原nestin,并在撤出B27和bFGF的有血清培养基中向神经细胞和胶质细胞分化。结论小鼠胚脑皮质存在具有多向分化潜能的神经干细胞,这些细胞可以在体外稳定培养、传代并自然分化,为细胞替代治疗提供了理想的细胞来源。     

小鼠胚胎干细胞体外分化形成新生血管的实验研究

目的探讨小鼠胚胎干细胞(ES)在体外向内皮细胞(ECs)分化并形成新生血管的条件及特点。方法分别建立二维和三维小鼠ES细胞分化体系,对分化细胞行血小板内皮细胞粘附分子(PECAM-1)免疫荧光染色和DiI-乙酰化低密度脂蛋白(DiI-Ac-LDL)标记,观察ECs分化及血管形成特点。结果在二维分化体系,ES细胞在无外源性生长因子存在的条件下可自发向ECs分化,ECs主要定位在分化细胞密集处,分化表现为:ECs呈集落样生长,不形成网状结构;ECs互相连接形成网状结构,PECAM-1免疫荧光染色证实为ECs网。在三维的悬浮拟胚体培养体系,ECs的分化不依赖于外源性生长因子,分化表现为条索状结构、管腔样结构及排列紊乱的细胞团三种形式。对该拟胚体的冷冻切片进行的三维图像重构显示,拟胚体中有大量的血管网形成。在三维的Ⅰ型胶原培养体系中,ES形成的拟胚体表现为出芽式血管新生,这一过程依赖于外源性生长因子混合物。结论在二维和三维ES细胞分化体系中,ECs分化及新生血管形成过程与体内相似,表现为血管生成和血管新生两种形式,因此可作为研究血管发育机制的理想模型。     

维甲酸和EGF对大鼠脑胚胎神经干细胞增殖和分化的影响

目的 观察全反式维甲酸(RA)和表皮生长因子(EGF)对大鼠胚胎神经干细胞增殖和分化的影响。方法 从大鼠胚胎脑中分离神经干细胞,经RA和EGF处理后,用台盼蓝确定细胞数量,BrdU标记分析细胞生长能力,采用免疫细胞化学法鉴定神经干细胞和分化的神经细胞。结果 20ng／ml EGF和1μmol／LRA处理的培养细胞均显示增殖效应,但EGF处理组增殖速度明显高于RA组,悬浮细胞中有大量nestin和BrdU阳性细胞。用EGF和EGE／RA诱导的神经元分化率分别为17％和31％,而RA处理的神经元分化率显升高至89％。由EGF、EGF／RA和RA诱导的星形胶质细胞分化率分别为83％、69％和11％。结论 EGF主要促进神经干细胞增殖并主要诱导星形胶质细胞的生成,RA主要诱导神经干细胞向神经元分化,二无明显协同效应。     

人胚胎干细胞分化为神经干细胞诱导方法的对比研究

目的探讨人胚胎干细胞分化为神经干细胞过程中,经拟胚体（embryonic body,EB）法和直接分化法的不同效率。方法人胚胎干细胞常规培养消化后,分为两组：A组,经EB法分化;B组,添加noggin和ITSFn直接分化法。倒置相差显微镜观察细胞形态变化,RT-PCR检测细胞各阶段标志物,免疫荧光及流式细胞仪观察两组细胞Nestin阳性细胞率。神经干细胞继续分化,免疫荧光、RT-PCR法检测MAP2、GFAP表达。结果RT-PCR检测到OCT4、nestin表达。B组nestin阳性细胞率明显高于A组,差异有统计学意义（P〈0.01）,且诱导周期短于A组。神经干细胞继续分化,得到不同数量的神经元和胶质细胞,MAP2、GFAP分别阳性。结论在体外采用定向分化诱导,人胚胎干细胞不经EB,可直接定向分化为神经干细胞,且诱导效率比EB法高。因此直接分化法是一种经济实用的诱导方法。     

胚胎干细胞源性表皮干细胞在肾被囊微环境中分化潜能的研究

目的 探讨胚胎干细胞源性表皮干细胞在肾被囊微环境中的分化情况,为研究其在不同微环境中的分化潜能和稳定性及寻找新的皮肤工程种子细胞奠定基础。方法129小鼠E14胚胎干细胞与人羊膜共培养4d,定向诱导其分化为呈β1整合素、CK15和CK19阳性的表皮样干细胞克隆,无菌手术下移植入129小鼠双侧肾被囊内,术后4周、6周和8周取材。对移植后细胞的分化情况进行形态学和CEA和CK18免疫组织化学观察。结果小鼠胚胎干细胞源性表皮干细胞在129小鼠肾被囊内4周,分化为由单层或复层上皮样细胞构成的管状和泡状结构,种植6周和8周,除上述结构外,可见角化复层扁平上皮、汗腺样、皮脂腺样及毛囊样等结构。免疫组化结果汗腺样结构呈CEA和CK18阳性。结论研究结果表明小鼠胚胎干细胞源性表皮干细胞在肾被囊微环境下,可具有分化为角化复层上皮、汗腺样、皮脂腺样及毛囊样结构的潜能。     

6-DMAP和胚胎干细胞代数对异种重构卵体外发育的影响(简报)

核移植技术已经广泛应用于动物克隆,但是克隆动物的成活率仍然很低。许多克隆胚胎死于妊娠期,少部分能发育到期,正常出生,但多数在出生后由于心肺和消化道的问题,很快就夭折,有些克隆动物有异常表型,如出生时体重和胎盘过大等。研究发现,在同种克隆动物实验中用胚胎干细胞(Embryonic stem cell,ES细胞)作为核供体,发育到期的克隆动物比例明显高于体细胞,并且用杂交一代的小鼠ES细胞为核供体,绝大多数克隆仔     

荷兰芹胚性愈伤组织诱导及胚状体发生与内源IAA和ABA关系的初步研究

分析了荷兰芹胚性愈伤组织发生的条件, 对Co²⁺作用下胚状体形成与培养物内源IAA和ABA 的关系做了研究。结果表明, 荷兰芹下胚轴胚性发生能力随其相对位置而异, 自下而上逐渐提高。提高2, 4-D 浓度有利于胚性愈伤组织的诱导, 水解酪蛋白对胚性能力的表达没有显著影响。在胚状体发生过程中, 添加Co²⁺显著降低培养物内源IAA 和ABA 水平, 并提高胚状体诱导率。其中对照组IAA 有一个峰值, ABA 有两个峰值;实验组ABA 变化趋势与对照组相似, 而IAA 则始终没有峰值出现。Co²⁺对IAA 和ABA 的抑制机制可能有所不同。     

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