建立非基因整合iPSCs体系及提高体外造血分化体系的研究

诱导多能干细胞(induced pluripotent stem cells,i PSCs)在体外可被诱导分化为多种细胞,该项技术在细胞治疗、药物筛选及疾病研究上具有广阔的前景。体外定向诱导其向造血分化可为临床上使用的造血干细胞提供一种新的来源,提高i PSCs的造血分化效率将是i PSCs临床前治疗要解决的关键问题。该研究采用非整合型病毒重编程正常人的外周血来源的单个核细胞(peripheral blood-derived mononuclear cells,PBMCs),诱导生成i PSCs后对其进行体外造血分化实验。结果显示,通过此种方法进行重编程的i PSCs可稳定传代,体内外均可向三胚层分化。使用OP9细胞与i PSCs共培养可分化为造血干/祖细胞,且添加细胞因子可有效提高分化效率。该研究为进一步提高i PSCs造血分化效率提供了重要的实验依据。     

iPSCs的潜在致瘤性及降低致瘤性方法的研究进展

自从2006年山中伸弥成功地将小鼠皮肤成纤维细胞重编程为诱导性多能干细胞(Induced pluripotent stem cells,i PSCs),i PSCs已成为科学家们研究的热点之一。而i PSCs在为基础研究和再生医学提供了无限可能的同时,相关争论焦点也随之产生,如i PSCs有可能导致肿瘤已成为其在临床应用前需要进一步证实、面对和解决的问题。目前已经有相关研究人员对i PSCs是否具有潜在致瘤性进行了探索。研究结果表明,i PSCs基因表达谱与癌细胞基因表达谱具有交集,重编程过程中积累了基因损伤,以及在培养过程中的基因突变都是其致瘤性产生的原因之一。研究人员目前已经找到很多减少i PSCs致瘤性的方法,比如优化促重编程因子、筛选表达载体、筛选细胞株等。文中对i PSCs致瘤可能性的原因和如何消除其致瘤性进行了综述。     

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。     

体细胞直接重编程为神经元和神经干细胞

体细胞直接重编程是由已分化细胞类型不经过诱导型多能干细胞(Induced pluripotent stem cells,i PSCs)中间阶段,直接转换为另一种细胞类型的重编程过程。体细胞直接重编程避免了i PSC技术存在的重编程效率低下、引入致癌基因等多种缺陷,并为细胞替换治疗和个性化医药研发设想贡献了新的实现途径。现代医学对于诸如神经退行性疾病、神经遗传疾病和外伤导致的神经细胞受损等一些神经系统疾病一直没有有效的治疗手段。而体细胞直接重编程为治疗这些疾病提供了另一种治疗途径,因此体细胞直接重编程为神经细胞相关领域迅速成为研究热点。回顾了体细胞重编程为诱导型神经元(Induced neurons,i Ns)和诱导型神经干细胞(Induced neural stem cells,i NSCs)的最新研究进展,并探讨i Ns和i NSCs在临床应用上的各自优势、局限性及应用前景。     

血细胞为供体细胞诱导iPSCs的研究进展

诱导多能干细胞(induced pluripotent stem cells,i PSCs)是通过转录因子或者小分子化合物诱导体细胞形成的形态和功能类似于胚胎干细胞(embryonic stem cells,ESCs)的一类细胞,具有自我更新及多向分化潜能。由于i PSCs技术不涉及传统ESCs的伦理学问题,并且获取较为方便、快捷,使其在再生医学、疾病建模、药物筛选等方面具有突出的优势。经过一定时间的探索,发现血液细胞作为i PSCs技术的供体细胞具有很大的优势,这也推动了对血液系统疾病的深入研究。该文就血细胞在i PSCs诱导重编程技术中的应用以及i PSCs技术在血液系统疾病中的最新进展作一综述。     

基于诱导多能干细胞的基因编辑和细胞治疗

诱导多能干细胞(induced pluripotent stem cells,i PSCs)是指分化细胞重编程恢复到类似胚胎干细胞,具有自我更新、多向分化等潜能的一类细胞。基因编辑是对基因组特定位点进行的遗传操作,可方便快捷地实现靶向遗传修饰。随着重编程效率提高和安全性等的完善,对患者来源的i PSCs进行基因编辑、校正致病突变并用于细胞治疗正成为转化医学研究的热点。该文在简单介绍基因编辑原理和方法的基础上,重点综述了近年来基于i PSCs的基因编辑和细胞治疗的研究进展,对存在的问题进行了讨论,并对其在再生医学领域的发展前景进行了展望。     

RNAs介导的干细胞诱导技术研究进展

诱导性多能干细胞(i PSCs)技术可重编程体细胞为胚胎干细胞(ESCs)样的多能性细胞,在药物筛选、再生医学等领域具有巨大的应用潜力。i PSCs技术自2006年首次报道用逆转录病毒转导一组转录因子,将小鼠(Mus musculus)成纤维细胞成功重编程为i PSCs以来,便不断改进和完善。近年来,不引起任何基因组改变的RNAs介导的i PSCs技术成为新兴的研究热点,主要包括修饰m RNAs法、mi RNAs法、si RNAs法和lnc RNAs法等。本文综述了RNAs介导的各种i PSCs技术的研究进展,分析了这些技术的优势、存在的不足及改进的方向等,为i PSCs技术的发展与应用提供参考。     

哺乳动物体外配子发生研究进展

生殖细胞的全能性保证了遗传信息和表观遗传信息的多样化和持续性。基于人们对生殖细胞发育机制理解的不断深入和干细胞技术在生殖领域中的应用,目前利用多能干细胞(pluripotent stem cells, PSCs)在体外重建生殖细胞发育过程的相关研究已取得显著进展。PSCs包括通过转录因子或化学小分子诱导体细胞重编程产生的诱导性PSCs(induced PSCs, iPSCs)和来自植入前胚胎的胚胎干细胞(embryonic stem cells, ESCs)。体外重建生殖细胞发育也称为体外配子发生(in vitro gametogenesis, IVG)。IVG不仅可为进一步探索生殖细胞发育机制奠定基础,还可为创新医学的应用开辟前景。该文主要讨论了哺乳动物IVG的研究现状以及该领域当前面临的挑战。     

Germ cells from pluripotent stem cells: mouse versus human

<正>Currently embryonic stem cells(ESCs)derived from fertilized embryos or cloned embryos by somatic cell nuclear transfer and induced pluripotent stem cells(i PSCs)from somatic cells represent two major types of pluripotent stem cells(PSCs).The nave PSCs functionally can produce all ESC/i PSC mice by tetraploid embryo complementation,and     

线粒体与多潜能干细胞功能

线粒体是细胞内重要的细胞器,主要功能是通过氧化磷酸化为细胞生命活动提供能量。近年来,研究表明,在多潜能干细胞（Pluripotent stem cells, PSCs）中线粒体表现出独有的特征,即在多能性状态下,PSCs主要依靠糖酵解提供能量,其分化期间线粒体氧化磷酸化代谢能力逐渐增强。相反,体细胞重编程为多潜能干细胞期间,线粒体氧化磷酸化向糖酵解途径的转变是其成功重编程必需的代谢过程。另外,线粒体通过生物合成和形态结构的动态重塑维持了PSCs多能性、诱导分化及诱导多能干细胞（Induced pluripotent stem cells, iPSCs）的重编程。因此,本文综述了PSCs线粒体形态结构及其在调控PSCs多能性、合成代谢、氧化还原状态的平衡、分化及重新编程中的作用,为深入了解线粒体调控PSCs功能的作用提供理论基础。     

小分子化合物诱导细胞重编程研究进展

细胞重编程指细胞内的基因表达由一种类型转变为另一种类型,通常包含两层含义:一是分化的细胞重新恢复到多能性或全能性状态;二是从一种分化的细胞转变为另一种分化的细胞。细胞重编程可为临床患者特异性细胞治疗提供无限的细胞资源。细胞重编程的途径有细胞核移植、转染特定转录因子、小分子化合物诱导等方法。核移植技术由于通常需要使用到卵子,而被认为存在伦理问题;转录因子的导入存在引起宿主基因突变的问题,限制了这一技术的临床应用。然而小分子化合物容易合成、细胞渗透性好,并且生物效应具有可塑性,使用小分子化合物诱导细胞重编程,避免了核移植的伦理问题和基因操作潜在的危害。目前,使用小分子化合物从体细胞诱导获得更安全的i PSCs(induced pluripotent stem cells),ci CMs(chemically induced functional cardiomyocyte cells)和ci NSLCs(chemical-induced neural stem cell-like cells)。对小分子化合物诱导细胞重编程,包括小分子化合物诱导多能干细胞;小分子化合物诱导潜能扩展的多能干细胞,以及小分子化合物诱导细胞转分化等方面的研究做了总结,并对小分子化合物诱导的未来发展做了展望,旨在为今后这方面的研究提供借鉴。     

多顺反子质粒重编程人脂肪干细胞为诱导多能干细胞

为建立多顺反子质粒载体转染技术获得人脂肪干细胞(adipose stem cells,ASCs)来源的诱导多能干细胞(induced pluripotency stem cells,iPSCs),应用2A元件连接Oct4/Sox2/KLF4/c-Myc四因子基因,构建为单一开放阅读框的多顺反子质粒载体．使用该质粒对ASCs进行转染及重编程为iPSC．采用形态学观察、特异性抗体免疫荧光鉴定、体外拟胚体诱导分化和体内畸胎瘤形成等方法进行鉴定．结果显示,ASCs成功重编程为iPSCs,具有与人胚胎干细胞相似的形态学及多向分化潜能;通过拟胚体和畸胎瘤实验证实iPSCs能在体内外分化成三胚层细胞;DNA印迹实验显示质粒载体序列未整合至iPSCs基因组中．因此,通过多顺反子质粒载体重编程技术成功建立的人iPSCs具有多向分化潜能,可减免发生插入突变和免疫排斥问题,为iPSCs在遗传性或退行性疾病的治疗奠定了实验基础．     

iPS细胞技术在血液系统疾病中的研究进展及应用

诱导性多能干细胞(induced pluripotent stem cells,i PS细胞)是指将一些特定的转录因子转入已分化的成体细胞,使其重编程为形态及功能上类似于胚胎干细胞(embryonic stem cells,ES细胞)的一类细胞。因此,i PS细胞技术避免了传统ES细胞在临床应用方面的道德伦理问题,使其在再生医学、疾病建模、新药筛选等方面具有巨大优势。近年来,i PS细胞技术在血液系统疾病中的研究及应用取得较大突破,包括体外诱导生成造血干/祖细胞、疾病模型的建立及耐药机制的研究、基因治疗单基因遗传病等。该文对i PS细胞诱导重编程技术在血液系统疾病中的最新研究进展进行了综述。     

灵长类原始态多能干细胞的研究与挑战

啮齿类和传统的灵长类多能干细胞(pluripotent stem cells,PSCs)在很多方面表现出不同的属性.根据发育阶段、克隆形态、信号依赖、线粒体代谢、嵌合能力、基因表达以及表观遗传等差异,哺乳动物干细胞多能性被分为原始态(Naive)和始发态(Primed)两种状态.啮齿类PSCs表现为Naive特性,而小鼠外胚层干细胞(epiblast stem cells,Epi SCs)和传统的灵长类PSCs表现为Primed特性.体外是否存在灵长类Naive PSCs是当前干细胞研究的一个关键性科学问题,开展非人灵长类PSCs的研究对于解决该问题起到至关重要的作用.最近几项研究通过各自的方法获得了不同的灵长类Naive-like PSCs,这些细胞在很多方面表现出类似于啮齿类PSCs的Naive特性.本文分析了啮齿类和灵长类胚胎发育差异性产生不同PSCs的可能机制,总结了本研究组和其他研究小组在灵长类干细胞多能性方面的研究进展以及原始态(Naive)和始发态(Primed)PSCs自我更新的调控机制差异最后,对灵长类干细胞多能性研究存在的问题进行了分析,对将来的研究重点进行了展望.     

有蹄类家畜诱导多能性干细胞(iPSCs)研究进展

当今,学者已经在啮齿类和灵长类动物中建立了胚胎干细胞系,然而在有蹄类家畜中还没有获得成功。诱导重编程技术的建立为再生医学的快速发展以及农业动物繁育技术体系的革新提供了重要的技术支持,也为获得有蹄类家畜多能干细胞提供了新的思路和方法。目前,虽然在猪、牛、绵羊、山羊和马中都获得了诱导多能性干细胞(induced pluripotent stem cells,i PSCs),但是其在体外培养及细胞特性等方面与啮齿类和灵长类i PSCs还有较大差距。该文主要对有蹄类家畜i PSCs研究的现状、存在的问题及解决思路进行系统综述,为进一步推进有蹄类家畜i PSCs的研究提供理论支持。     

真性红细胞增多症诱导性多能干细胞株的建立

诱导多能性干细胞(induced pluripotent stem cell,i PSC)技术在疾病研究和临床应用上具有广阔的前景。JAK2V617F是骨髓增殖性肿瘤(myeloproliferative neoplasms,MPN),如真性红细胞增多症(polycythemia vera,PV)患者携带的一种重要突变。该研究采用非整合型质粒重编程携带JAK2V617F突变的PV患者外周血来源的单个核细胞,诱导生成携带JAK2V617F突变的i PSC。结果表明,通过这种途径形成的i PSC系可稳定传代,多能性基因表达水平与胚胎干细胞(embryonic stem cells,ES cells)类似,可稳定地在体内分化形成三胚层结构并携带不同负荷的JAK2V617F突变。这为研究JAK2V617F在PV中的发病机制、药物筛选开发及基因靶向治疗提供了一个重要的实验模型。     

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。     

诱导重编程的表观遗传调控研究进展

表观遗传调控是细胞命运变化与决定的重要基础之一。2006年,日本科学家山中伸弥发现通过4个转录因子Oct4、Sox2、Klf4和c-Myc可以将已经分化的体细胞逆转回与胚胎干细胞相似的多能性状态,获得诱导多能干细胞(induced pluripotent stem cells,i PSCs)。这种诱导重编程技术不仅是干细胞技术的一大突破,也提供了关键的体外模型用于研究细胞重编程的表观遗传机制。对该机制的深入理解将推动人类自由操纵细胞命运的进程,从而有望治疗各种因功能细胞、组织、器官缺失退化引发的疾病。从诱导重编程的表观遗传调控方向的研究进展出发,阐述通过诱导重编程发现的关键细胞命运转变表观调控机制,展望未来的主要研究目标。     

应用诱导多能干细胞治疗的进展与挑战

诱导多能干细胞(Induced pluripotent stem cells,i PSCs)是利用特定的转录因子诱导体细胞获得的,像胚胎干细胞一样,可以进行无限的自我更新,并具有分化成三个胚层的能力。iPSC有可能提供无限的自体细胞治疗,目前研究已经证实,不同种类疾病的患者提供的成体细胞诱导后可产生种类繁多的iPSC,这项技术给目前无有效治疗手段的多类疾病带来了治疗的希望,并有可能避免利用胚胎干细胞(embryonic stem cells,ESCs)治疗面临的伦理问题和免疫排斥反应。本文回顾iPSC技术优化过程,着重关注应用i PSC建立细胞模型、进行细胞治疗的进展,并探讨iPSC在基础研究及临床应用中遇到的挑战。     

诱导性多能干细胞重编程技术的发展

近年来,研究者已经能通过重编程技术从多种物种与组织中获得具有多能性的干细胞系,被称为诱导性多能干细胞(induced pluripotent stem cells,i PSCs)。这种细胞或可被应用于生物学及医学等多个领域,如疾病模型、自体细胞治疗、药物毒性筛选及相关基础研究。自2006年第一批i PSCs诞生以来,研究者致力于改进原始诱导方法以获得更高的诱导效率并降低诱导引起的基因组不稳定性。为了使读者能够更好地理解i PSCs的重编程技术,本文归纳总结了近年来已经使用过的一些主要诱导手段,并介绍了其优劣之处。这些研究成果均为今后i PSCs应用于临床实验奠定了坚实的理论基础。