干细胞不对称分裂模式与肿瘤发生

干细胞发育中存在对称/不对称两种方式的交替分裂,精确调控维持正常发育。相关调控因素有外源性机制和内源性机制,发现于基本模式生物果蝇,主要包括干细胞周围微环境、细胞极性、纺锤体轴向和命运决定子不对称分布。调控机制的失常将导致干细胞分裂模式紊乱,可能造成肿瘤发生。简要综述了相关研究进展。     

细胞不对称分裂

细胞不对称分裂是多细胞生物发育的基础。细胞不对称分裂的重要特征是细胞命运决定子在细胞分裂期间的不对称分离。细胞不对称分裂一般要经历4个步骤：在细胞中建立一个极性轴;沿此轴定向并形成纺锤体;细胞命运决定子沿极性轴作极性分布;细胞分裂后,不同的细胞命运决定子指导决定细胞的不同命运。     

神经母细胞：一个干细胞不对称分裂的模型

干细胞自我更新的不对称分裂能产生一个与本身相同的子细胞和一个分化的子细胞。近来通过对神经母细胞（Neuroblast,一组神经干细胞,负责产生中枢神经系统中的多种神经元和胶质细胞）的研究,揭示了干细胞这种自我更新的不对称分裂能力的机制,令人振奋不已。人们发现了几个重要的特异定位的细胞命运决定因子。并探索了它们在细胞骨架重组、细胞周期的进程、细胞质分裂和有丝分裂定向等过程中的分离机制。这些发现为理解干细胞分裂的共同机制提供了有益的启示。     

B细胞不对称分裂

细胞的不对称分裂对于细胞多样性产生的重要性已经被大部分人所认识。B细胞的不对称分裂首先是在抗体类别转换的研究中发现的。最近,美国5科学家对B细胞在免疫发生中心中不对称分裂的原因进行了探索。结果发表在2012年1月20日出版的《Science》中。B细胞的不对称分裂参与体液免疫的抗体类别转换和抗体亲和力成熟过程。对于其机制仍不清楚,但目前研究初步提示细胞内分子的不对称分布是其发生的上游因素。并且B细胞的不对称分裂可能与不对称抗原分离可能在抗体亲和力成熟过程中具有独立协同作用。     

杜仲花粉不对称分裂的超微结构观察

运用透射电镜对杜仲花粉发育进程进行了观察研究。结果显示,杜仲小孢子的第一次分裂为不等分裂,形成小的生殖细胞和大的营养细胞。分裂开始前小孢子的营养极形成许多小液泡,建立细胞极性;然后随着核膜的解体核周围的细胞器逐渐向纺锤体区靠近,围绕在纺锤体周围。花粉第一次有丝分裂完成后,生殖细胞所获得的细胞器开始分布在细胞的两侧,后来移向生殖细胞的营养极,而紧贴花粉壁的生殖极无细胞器分布。这种生殖细胞早期的细胞极性,可能为进一步分裂形成精细胞奠定基础。     

哺乳动物卵母细胞不对称分裂的研究进展

哺乳动物卵母细胞成熟过程需要进行两次连续的不对称分裂,最终形成体积差异巨大的子细胞：大体积的卵母细胞和两种体积较小的极体。不对称分裂现象是哺乳动物卵母细胞减数分裂的典型特征,不对称分裂后的卵母细胞是高度极化的细胞。精卵结合后,细胞重新恢复了对称分裂,但是在卵母细胞减数分裂过程中形成的极性特征却得以保留并影响早期胚胎的极性。本文对近年来在哺乳动物卵母细胞不对称分裂方面的相关研究展开综述,从细胞质不对称分裂和细胞核不对称分裂两个方面对染色体、细胞骨架在哺乳动物卵母细胞不对称分裂中的作用、细胞器在哺乳动物卵母细胞成熟过程中的重组分配、染色体非随机分离等过程进行介绍,旨在从细胞和分子水平阐述哺乳动物卵母细胞不对称分裂的主要机制。     

多细胞生物干细胞不对称分裂的内在调节机制研究进展

多细胞生物的发育是从一个受精卵分化成多种类型细胞的过程。细胞多样性形成的基础是不等分裂,不等分裂是干细胞自我更新和自我维持的关键。干细胞不等分裂有细胞内和细胞外两种调节机制。果蝇神经干细胞增殖和分化、植物胚胎发育、表皮气孔形成及根内皮层的分化,是研究不等细胞分裂调节机制最多的发育背景。本综述介绍了果蝇神经干细胞和植物胚胎发育早期、表皮气孔发生及根皮层内皮层中细胞不等分裂内在调节机制的研究进展。     

骨髓间充质干细胞成肌分化在骨骼肌再生中的应用

骨骼肌良好的再生能力是由于肌卫星细胞的存在,然而肌卫星细胞的数量仅占骨骼肌细胞数量的1%~ 5%,当肌肉损伤时,仅依靠这些卫星细胞还不足以促进骨骼肌修复与再生,并且这种再生能力会随着年龄的增大而衰减,并不能修复损伤严重的骨骼肌。骨髓间充质干细胞（BMSC）因其多向分化潜能,旁分泌潜能,免疫调节能力及容易获取等特点广泛用于损伤骨骼肌的修复与再生。但在某种程度上,仅仅采用BMSC治疗损伤的骨骼肌仍不能达到满意的效果。因此,大量研究采用药物、生物材料、细胞及细胞因子对BMSC进行预处理不仅可改善它的移植率,还可显著促进其向骨骼肌分化,从而最大限度的发掘骨骼肌间充质干细胞的成肌分化潜能以促进骨骼肌的修复。因此,本篇综述旨在概括BMSC成肌分化在骨骼肌再生中的应用。     

红球菌R04细胞的不对称分裂及其在联苯胁迫下的分裂抑制

【目的】研究红球菌R04细胞的分裂方式及联苯对其形态和细胞分裂的影响。【方法】以一株多氯联苯降解菌株(Rhodococcus sp.R04)为研究对象,利用荧光显微镜、扫描电子显微镜及透射电子显微镜分析红球菌R04在不同培养条件下的细胞分裂。【结果】红球菌R04细胞表现出对称分裂(约占30%)和不对称分裂(约占70%)两种分裂方式,且培养条件不影响不对称分裂细胞所占的比例。细胞分裂过程中,隔膜主要分布于细胞长度的30%–50%。在联苯的分解代谢过程中,红球菌R04细胞的生长分裂会受到联苯的抑制,但不影响红球菌R04细胞的分裂方式,在联苯胁迫下,细胞形成丝状化,表现出异常分裂,随着培养时间的延长,在细胞生长指数后期至转换期,细胞能够进行正常分裂。【结论】环境异生型化合物联苯/多氯联苯对其降解菌株——红球菌R04细胞的生长和分裂有较强影响,但是并不影响其分裂方式。     

诱导小鼠胚胎干细胞在体外分化为骨骼肌细胞的实验研究

小鼠胚胎干细胞是从胚泡未分化的内部细胞团中得到的干细胞,它在体外培养的环境中具有无限增殖、自我更新以及多向分化的特性。将小鼠胚胎干细胞在体外诱导分化为肌肉细胞,并且利用这些分化得来的肌肉细胞治疗肌肉退行性疾病,是干细胞研究领域的热点。该实验的目的在于筛选小鼠胚胎干细胞向骨骼肌细胞定向分化的实验条件,有效地将体外单层贴壁培养的小鼠胚胎干细胞诱导分化成骨骼肌细胞。最终发现,10-8mol/L维甲酸(retinoid acid,RA)+0.5%二甲基亚砜(dimethyl sulfoxide,DMSO)组诱导小鼠胚胎干细胞在体外分化成骨骼肌前体细胞的效率最高,分化得到的骨骼肌前体细胞经进一步纯化,能分化为多核的肌管。该实验为治疗肌肉退行性疾病提供了细胞来源,也为研究小鼠胚胎干细胞分化为骨骼肌细胞的机制提供了有利的条件。     

命运决定子Numb在神经干/祖细胞不对称分裂及分化中的调控作用 

不对称分裂是干/祖细胞发育分化中的基本过程,膜相关蛋白Numb在其中发挥重要作用.Numb极性分布于细胞一侧,在干/祖细胞有丝分裂时不对等分配至两个子代细胞,使子代细胞产生不同分化命运.如一个保持在干/祖细胞状态,而另一个发育为神经元,这一过程主要通过抑制Notch信号通路发挥作用.近年在哺乳动物中的研究中发现,高强度Notch信号又能够反馈抑制Numb活性.Numb具有维持神经干/祖细胞增殖与促进分化的双重作用,Numb的命运决定作用还与Shh信号通路和p53蛋白等相关.另外,Numb参与调控细胞的粘连、迁移以及神经元轴突的分支与延长.本文主要对Numb在果蝇及哺乳动物神经干/祖细胞中的定位以及其在决定细胞命运和分化中的调控作用进行综述.     

CD133^＋干细胞移植——肌营养不良治疗的重大突破

进行性假肥大性肌营养不良（DMD）是进行性肌营养不良病的一种最常见类型,主要影响男性X性连锁隐性遗传性肌肉疾病,以缓慢进行性加重的对称性肌无力和肌萎缩为主要特征。大多数病例有明确的家族史。其主要的病理改变是慢性骨骼肌细胞变性、坏死,出现肌细胞萎缩与代偿性增大相嵌分布的典型表现。     

小分子RNA决定果蝇生殖干细胞命运的分子机制研究

生殖干细胞是具有自我更新能力的一群生殖细胞,充当配子生成的源泉。果蝇生殖干细胞的特征在于通过不对称分裂产生两个子代细胞,一个通过自我更新维持干细胞特性,另一个则进行分化。生殖干细胞的命运受其周围的微环境——"干细胞niche"控制,而"niche"的功能又通过干细胞的外源和内源信号间的相互作用来完成。小分子RNA通过复杂的RNAi途径调控基因的表达。大量证据表明生殖干细胞的维持和分化需要小分子RNA参与,小分子RNA生成的紊乱会导致干细胞的"丢失"或"未分化"。该文综述了小分子RNA对果蝇生殖干细胞命运调控的研究进展,并讨论新发现的小分子RNA在生殖干细胞命运决定中的相关功能。     

细胞疗法可改善mdx/SCID小鼠的骨骼肌组织病的病理机制

杜氏肌营养不良症(duchenne muscular dystrophy, DMD)是一种X连锁隐性遗传病,能够导致严重的肌肉变性,和严重的肌营养不良症,表现出骨骼肌纤维的严重进行性退化,并导致患者死亡。本研究通过使用几种不同的方案研究了hDPSCs和hAPSCs向骨骼肌成肌谱系分化的潜力,以确定实现成肌承诺的最佳条件。同时为了验证h DPSCs和hAPSCs向骨骼肌成肌谱系的有效分化。我们研究了肌肉特异性因子和标记物的表达,包括肌生成素,肌球蛋白重链(MyHC)等。本研究通过使用几种不同的方案研究了hDPSCs和hAPSCs向骨骼肌成肌谱系分化的潜力,以确定实现成肌承诺的最佳条件。同时为了验证hDPSCs和hAPSCs向骨骼肌成肌谱系的有效分化,我们研究了肌肉特异性因子和标记物的表达,包括肌生成素,肌球蛋白重链(MyHC)等。本研究结果显示,植入mdx/SCID小鼠宿主肌肉中的两种细胞群都通过旁分泌作用促进了血管生成并减少了纤维化,最终导致营养不良性肌肉的组织病理学改善。因此本研究认为hAPSCs和hDPSCs代表干细胞的潜在来源的翻译策略,以提高组织病理学和潜在的缓解DMD患者的肌肉无力。     

神经祖细胞不对称分裂中纺锤体取向与细胞皮层极性的偶联机制

神经祖细胞的不对称分裂是神经发生的必要环节.近年来关于不对称分裂的研究,为果蝇及哺乳动物中枢神经系统发育期间神经祖细胞的分化机制提供了新的理解.在这一分裂模式中,纺锤体作为细胞结构的支架,受到细胞皮层极性信号的引导而改变取向,保证底部细胞命运决定子(cell fate determinants)的不对称分配.G蛋白亚基、各种接头蛋白及微管相关蛋白组成极性蛋白复合体,在纺锤体取向改变中发挥了有序的调节作用.现在细胞和分子水平探讨不对称分裂纺锤体与细胞皮层极性偶联这一标志性事件.     

非对称性分裂调节因子hScrib和hDlg与恶性肿瘤

肿瘤干细胞的鉴定成功对肿瘤发生的观点产生了新的挑战。干细胞最大的特点是非对称性分裂从而实现自我更新,如果这一过程被扰乱则会发生肿瘤。肿瘤抑制基因hscrib、hJig被认为在这一分子机制中调节命运决定子在子代细胞中的分配。细胞极性是上皮组织的一个标志性特点,极性丢失与上皮的恶性转化密切相关。研究表明hScrib、hDlg是维持正常上皮极性的关键因子,在多种上皮性恶性肿瘤的发生中可能起一定作用。     

不对称分裂中命运决定子的调节机制

不对称细胞分裂是果蝇等无脊椎动物以及脊椎动物神经发生过程中神经干细胞分化的基本机制.命运决定子的极性定位及其选择性分配,作为不对称细胞分裂中的重要环节,在子细胞命运决定方面发挥至关重要的作用.本文综述了在中枢及外周神经系统发育期间,不对称分裂中调节Numb等命运决定子靶向定位的影响因素及命运决定子的效应机制,并简要探讨命运决定子调节机制的进化保守性.     

成体干细胞在泌尿系统疾病修复与重建中的应用

干细胞是目前生命科学研究的热点方向。干细胞具有自我更新及定向分化的潜在能力。近年来,干细胞移植治疗在治疗压力性尿失禁和膀胱损伤方面已成为研究重点,不同来源的干细胞在治疗膀胱损伤已取得瞩目的研究成果。干细胞对阴茎勃起神经和海绵体血管内皮细胞起着修复保护作用。干细胞具有向多种谱系细胞转化的能力来治疗压力性尿失禁。干细胞移植为泌尿系统的神经肌肉疾病的修复重建提供了一条新途径,使认为不可修复的的神经肌肉疾病的结构修复和组织重建成为可能。干细胞包括脂肪干细胞(adipose-derived stem cells,ADSCs)、骨髓间充质干细胞(bone narrow mesenchymal stem,BMSCs)和肌源性干细胞(muscle-derived stem cell,MDSCs)等。组织工程学是一类交叉学科,主要包括综合细胞培养、材料构建和细胞种植等。组织工程技术为泌尿外科临床医师提供了一条修复乃至重建受损脏器的新思路。本文就利用干细胞作为种子细胞,对膀胱缺损、压力性尿失禁、勃起功能障碍泌尿系疾病的组织工程修复进行综述。     

指长波动性不对称与男性不育的相关性

本文研究了宁夏汉族男性不育患者指长波动性不对称(FA)与不育的相关性。分析了宁夏汉族男性不育患者308例(原发组196例, 继发组112例)各指指长FA(2FA、3FA、4FA、5FA)及复合FA(CFA)的均值及其均值的差异性; 比较了指长FA与a+b级精子比率间的关系。结果表明: 1)原发组各指指长FA均值均高于继发组, 且2FA(P<0.01)、4FA(P<0.05)和CFA(P<0.05)有显著性差异; 2)原发组a+b级精子比率显著低于继发组(P<0.05); 3)原发组2FA分布在|L-R|≥0.04组显著增高(P<0.05), 2FA与a+b级精子比率呈高度负相关(P<0.001)。     

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。