诱导多能干细胞向雄性生殖细胞分化诱导物的研究进展

诱导多能干细胞(induced pluripotent stem cells,iPSCs)是利用细胞重编程技术人工获得的与胚胎干细胞(embryonic stem cells,ESCs)功能类似的细胞,能分化成包括三胚层在内的所有细胞类型,并且规避了ESCs的伦理学争议和移植后的免疫排斥问题,具有十分广阔的应用前景。对iPSCs体外诱导为生殖细胞所用的诱导物及其诱导效果进行了综述,生殖细胞发育机制的研究有望促进未来生殖和发育技术的进步。     

编委推荐

<正>Science|将小鼠胚胎干细胞体外诱导成为具备受精能力的卵子一直以来,生殖生物学家都试图在体外制造出功能性的生殖细胞,以助力辅助生殖和开展生殖细胞的发育程序研究。近日,日本九州大学Katsuhiko Hayashi实验室构建了一个能够诱导小鼠胚胎干细胞(embryonic stem cells, ESCs)产生功能性卵泡的体外系统(2021年7月16日在线发表,doi:10.1126/science.abe0237)。     

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。     

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     

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。     

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.     

载体介导无遗传物质整合的诱导性多能干细胞的生成

诱导性多能干细胞(induced pluripotent stem cells,i PSCs)因其具有类似胚胎干细胞(embryonic stem cells,ESCs)的"自我更新"和分化潜能而成为生物学和医学等领域的研究热点之一。但是,目前i PSCs的生成主要以逆转录病毒或慢病毒为载体,而病毒载体和外源性重编程因子在受体细胞基因组中的整合,使得i PSCs存在致瘤性的安全隐患。同时,采用无载体介导的方法如重组蛋白、小分子物质的重编程效率较低。为此,目前已成功开发一些载体和方法可以介导无外源性遗传物质整合的i PSCs的生成。该文就整合后可删除的基因表达载体(Cre/lox P重组系统、piggy Bac转座子/转座酶系统)和非整合基因表达载体(ori P/EBNA1附加型载体、微环DNA载体)在i PSCs生成上的应用研究作一综述,以期为i PSCs的临床安全应用提供理论和技术参考。     

鸡胚卵巢源类ES细胞的培养和鉴定

<正>来源于原始生殖细胞(Primordial germ cells,PGCs)的胚胎生殖细胞(Embryonic germ cells,EGCs),与来自内细胞群的细胞一起统称为胚胎干细胞(Embryonic stem cells,ESCs),具有增殖能力强和可分化为机体所有细胞和组织的能力,在基础研究和转     

MicroRNAs与胚胎干细胞研究

MicroRNAs(miRNAs)是一种大小约20～25个碱基的非编码小分子RNA,一般通过特异性抑制靶蛋白翻译或降解靶基因mRNA发挥负调控基因表达的作用.胚胎干细胞(embryonic stem cells,ES细胞)是从植入前早期胚胎内细胞团或原始生殖细胞中分离得到并能在体外长期培养的高度未分化的多能细胞系,在揭示胚胎早期发育机理、药物筛选、临床再生医学等领域具有广泛的应用前景.最近研究发现miRNAs在ES细胞自我更新和分化过程中均发挥着重要的调控作用,但具体调控机制尚未完全阐明.进一步深入研究miRNAs在ES细胞中的作用,全面了解ES细胞自我更新和定向分化的机制是实现ES细胞广阔临床应用前景的基础.     

人类多能干细胞源心肌细胞的研究进展与应用前景

人类多能干细胞(human pluripotent stem cells,hPSC)具有无限增殖的能力并可体外分化成心肌细胞,可作为新型的细胞源用于心脏疾病的细胞替代疗法、药物检测及心脏发育生物学的基础研究。hPSC包括人胚胎干细胞(human embryonic stem cells,hESC)和诱导型人多能干细胞(human induced pluripotent stem cells,hiPSC),后者的出现不仅使干细胞个性化治疗成为可能,同时规避了人胚胎干细胞应用的医学伦理问题,具有较大的发展空间。尽管hPSC源心肌细胞的应用研究已取得极大进展,但将这种心肌细胞应用于临床仍有许多技术问题需要解决。该文将综述hPSC源心肌细胞的技术进展,探讨hPSC源心肌细胞的应用前景,并对存在的问题和挑战也进行了讨论。     

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。     

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。     

小鼠生殖细胞体外分化与发育机制

小鼠作为发育机制的模式动物,其生殖细胞分化与发育的研究一直是发育生物学研究的重点之一。主要综述了小鼠原始生殖细胞的起源、迁移与增殖的机制,以及原始生殖细胞向生殖细胞的分化,卵母细胞与精子的发生与发育机理,讨论了胚胎干细胞向生殖细胞体外诱导分化以及生殖细胞体外培养的应用前景。     

人类及小鼠胚胎干细胞的不同多能性状态

胚胎干细胞(embryonic stem cells,ESCs)是来源于早期胚胎的全能性细胞,在合适条件下具有分化为任何一类成体细胞的潜力。在小鼠中,根据细胞来源的胚胎发育时间,ESCs可以被分为原始态多能性(na(?)ve pluripotency)和始发态多能性(primed pluripotency)两种状态。这两种状态的细胞在发育上相互联系,具有不同的形态、信号依赖、发育性质、基因表达及表观遗传学性质,并且在特定的条件下可以相互转化。人类胚胎干细胞(human embryonic stem cells,hESCs)的发育潜能曾一度被认为低于小鼠胚胎干细胞(mouse embryonic stem cells,mESCs),直到人类原始态胚胎干细胞的发现证明了hESCs可以表现出与mESCs相似的性质。这对于人类胚胎发育的研究及ESCs在临床治疗上的实际应用都具有重要的意义。     

人源脑类器官模型在孤独症相关神经发育缺陷研究中的应用与进展

孤独症谱系障碍(autism spectrum disorder, ASD)是一种以社交障碍及刻板行为为核心症状的神经发育疾病。其受遗传和环境等多种因素影响,病因复杂、患者异质性极高,这给疾病机制研究和治疗靶点的研究造成了阻碍。3D人脑类器官是由多能干细胞(pluripotent stem cell, PSCs)经悬浮培养及诱导分化后自组织形成的器官样三维组织,其可携带患者完整的遗传信息,可在体外模拟胚胎的早期脑发育过程并反映病理过程。脑类器官是研究孤独症谱系障碍的理想模型与平台,该文将对近年来人脑类器官在孤独症研究中的进展与成果作综述。     

胚胎干细胞向血液干细胞定向分化的研究进展

骨髓移植是目前治疗恶性白血病以及遗传性血液病最有效的方法之一。但是HLA相匹配的骨髓捐献者严重短缺,骨髓造血干细胞（hematopoietic stem cells,HSCs）体外培养困难,在体外修复患者骨髓造血干细胞技术不成熟,这些都大大限制了骨髓移植在临床上的应用。多能性胚胎干细胞（embryonic stem cells,ESCs）具有自我更新能力,在合适的培养条件下分化形成各种血系细胞,是造血干细胞的另一来源。在过去的二十多年里,血发生的研究是干细胞生物学中最为活跃的领域之一。小鼠及人的胚胎干细胞方面的研究最近取得了重大进展。这篇综述总结了近年来从胚胎干细胞获得造血干细胞的成就,以及在安全和技术上的障碍。胚胎干细胞诱导生成可移植性血干细胞的研究能够使我们更好地了解正常和异常造血发生的机制,同时也为造血干细胞的临床应用提供理论和实验依据。     

多能干细胞体外分化为类神经管模型的研究进展

近年来多能干细胞(PSCs)的体外培养与分化技术发展迅速,并广泛应用于再生医学和发育生物学等领域。PSCs能够在体外神经诱导的条件下分化为类神经管模型,这为探索体内早期神经发育与中枢神经系统发育疾病的形成机制提供了全新的实验平台。本文总结了近年来应用小鼠和人PSCs建立体外类神经管模型的研究进展,其中体外模型主要包括在不同培养体系下诱导获得的二维(2D)与三维(3D)类神经管模型,并针对早期类神经管模型在神经系统发育性疾病机制研究中的前景和挑战作进一步探讨,同时为疾病预防和治疗提供新的思路。     

iPSCs遗传稳定性与重编程机制的研究进展

诱导性多能干细胞(Induced pluripotent stem cells, iPSCs)是采用特定转录因子,将体细胞重编程为具有多能性的干细胞。iPSCs已成功由多种体细胞诱导出来,不仅具有发育多能性还能避免胚胎干细胞(Embryonic stem cells, ESCs)的伦理道德问题,已成为生命科学领域不可或缺的研究工具,具有广阔的应用前景。但获得高质量、遗传稳定的iPSCs是当前亟须解决的问题。文章对iPSCs重编程机制和遗传稳定性的研究进展进行了综述,以期为提高iPSCs的诱导效率、降低诱导成本、掌握iPSCs质量控制的关键点提供参考,从而推进多能性干细胞临床应用的发展。     

人的类胚胎干细胞中碱性磷酸酶的检测方法和条件

检测人的类胚胎干细胞 (em bryonic stem cells,ES细胞 )中的碱性磷酸酶活性 ,以判别 ES细胞是否处于未分化状态 ,为分离和培养出高度未分化人的类胚胎干细胞 ,建立人类 ES细胞系 ,从而建立体外研究细胞分化和发育调控机制的模型提供方便。本文对检测 ES细胞中碱性磷酸酶活性的钙钴法和α-奈基磷酸技术方法和条件进行了探讨。结果显示 :检测 ES细胞中的碱性磷酸酶用α-奈基磷酸法较钙钴法为好 ,操作更简单 ,不会出现假阳性。分离和培养出高度未分化人的类胚胎干细胞(embryonic stem cells,ES细胞 ) ,建立人类 ES细胞系 ,再定向诱导其…     

小鼠精原干细胞与胚胎干细胞样细胞

近年来,通过培养小鼠精原干细胞(spermatogonial stem cells,SSCs)获得了胚胎干细胞样细胞(,embryonic stem cell-like cells,ES样细胞).这些研究表明小鼠精原干细胞不仅具备特异分化为精子的干细胞潜能,而且具备胚胎干细胞(embryonic stem cell,ES)分化为三胚层的多向分化潜能.因此.这将有助于研究干细胞的分化调控机制,并且这些研究成果延伸至人类精原干细胞,也将为再生医学获取特殊的胚胎干细胞样细胞或特异分化的精子细胞开辟了蹊径.