体细胞重编程为诱导多能干细胞

诱导多功能性干细胞（induced pluripotent stem cells,iPS细胞）是通过导入特定的转录因子（如Oct3/4、Sox2、c-Myc和Klf4等）将体细胞诱导重编程为多能性干细胞,其功能与胚胎干细胞相似.iPS细胞的建立,在生命科学领域引起了新的轰动.目前,iPS细胞的研究领域在转录因子的优化、iPS细胞的筛选、载体的运用、体细胞种类的选择和iPS细胞的应用等方面取得突破进展,但仍然存在致癌性、效率低等一系列急需解决的问题.     

Klf4的功能研究进展

Klf4作为真核生物转录因子,参与调控细胞增殖、分化、胚胎发育等重要生命过程,是体细胞重编程为诱导多能干细胞（iPS细胞）的重要诱导因子之一。本文综述了Klf4在细胞增殖、分化、肿瘤发生、皮肤屏障、热休克及iPS细胞诱导等方面的研究进展,为深入研究Klf4在重编程中的作用机制和功能提供参考。     

直接重整细胞核程序的诱导性多能干细胞研究进展

诱导性多能干细胞（induced pluripotent stem cells, iPS）是分化细胞在外源性因子作用下,经直接细胞核程序重整而重新获得分化潜能的干细胞,具有很重要的应用前景。介绍了iPS诱导方法从转录因子、RNA结合蛋白、小分子化合物、到信号传导通路的发展过程,以及在提高生物安全性方面的改进。iPS的生成在细胞学上表现为渐进的、时间依赖的过程,同细胞的分化状态密切相关;然而,iPS同胚胎干细胞表遗传特征并非完全相同。iPS的进展结合基因治疗和细胞治疗的成果已应用到动物疾病模型的治疗。     

诱导性多潜能干细胞（iPS）的研究现状和展望

诱导多潜能性干细胞（inducedpluripotentstemcells,iPS细胞）是通过在分化的体细胞中表达特定的几个转录因子,以诱导体细胞的重编程而获得的可不断自我更新（self-renewal）且具有多向分化潜能的细胞．由于iPS既避免免疫排斥,又不涉及伦理道德问题,因此具有广泛且重要的临床应用价值．自从2006年Takahashi和Yamanaka报道成功地建立小鼠的iPS细胞以来,全世界众多实验室开始了iPS细胞研究,并取得了巨大进展．本文回顾过去几年内在iPS细胞研究领域中的新发现,包括建立iPS细胞的方法、iPS细胞形成的分子机制和iPS细胞的应用,并探讨该领域中急需解决的问题和发展前景．     

名刊封面

《细胞-干细胞》2008.2 iPS中多能标记物的表达顺序在已分化的鼠类及人类细胞中,可以通过转录因子Oct4、Sox2、K1f4和c-Myc的逆转录转导来实现多能性的诱导。来自美国的科学家发明了一种新技术,使得这四种转录因子能通过强力霉素诱导的     

肝癌细胞系中Yamanaka因子的内源和异位表达及其作用

目的检测肝癌细胞系中Yamanaka因子的表达,为肝癌细胞来源的诱导多能干细胞（iPS细胞）的建立和通过细胞重编程逆转肝癌的恶性表型提供实验依据。方法通过反转录PCR检测Huh7、SMMC-7721、HepG2等肝癌细胞系中4种Yamanaka因子Oct3／4、Sox2、Klf4和c-Myc的mRNA水平,通过Western印迹方法检测上述因子在蛋白质水平的表达,并构建上述因子的慢病毒表达载体,在肝癌细胞中过表达上述转录因子。结果4种Yamanaka因子在肝癌细胞系中均有不同程度表达,mRNA和蛋白质水平的检测结果一致。统计学分析显示,c-Myc的表达显著高于正常肝细胞。成功构建了Yamanaka因子的慢病毒表达载体,并诱导肝癌细胞呈现类似iPS细胞的形态。结论Yamanaka因子在肝癌细胞中有不同程度的内源表达,而外源高表达外源Yamanaka因子对于iPS细胞的诱导至关重要。     

共表达外源OCT4/SOX2能够激活人胚肾细胞中内源NANOG的转录

自2006年诱导多能干细胞（iPS）技术诞生以来,采用病毒等载体进行的诱导方法已取得了成功,但是其致瘤性的影响限制了病毒载体的推广与应用,而采用非病毒载体诱导iPS细胞成为研究的热点. 本研究通过两个启动子的独立启动,构建了带有绿色荧光标记的OCT4/SOX2共表达诱导载体(pOct4/Sox2-EGFP). 将该载体转染HEK 293FT 细胞后,阳性克隆明显表达绿色荧光,并通过RT-PCR,免疫荧光等方法证明其中的转录因子OCT4和SOX2能在转染细胞中高效表达,同时诱导受体细胞中内源NANOG的转录表达. 本研究说明OCT4/SOX2共表达载体能激活NANOG基因的内源表达,暗示着非病毒不整合载体pOct4/Sox2-EGFP本身或与其它转录因子和小分子结合可用于诱导成体细胞的重编程. 因此,本研究为下一步应用质粒载体诱导体细胞重编程为iPS细胞的研究奠定了工作基础.     

科学家成功培养iPS细胞用于制造神经元

哈佛大学干细胞学院（Harvard Stem Cell Institute,HSCI）的Kevin Eggan副教授等和美国哥伦比亚大学医学院（Columbia University medical School）的研究小组,用82岁的遗传性肌萎缩侧索硬化症（ALS）女性患者的体细胞成功培养出诱导多能性干细胞（iPS）。研究小组也成功地使iPS细胞诱导分化出了运动性神经元。     

造血直通车——从人成纤维细胞未经多功能干细胞直接转化成血液前体细胞

用转录因子诱导的多功能干细胞(induced pluripotentstem cell,iPS)应用于临床治疗病人目前有三个障碍:一是诱导效率极低,二是致肿瘤性,三是iPS的定向分化。最近,Szabo等可以将人成纤维细胞直接转化成多种血液细胞,无需经过多能干细胞阶段。他们在人成纤维细胞中高表达转录因子     

转录因子与诱导型多能干细胞

小鼠的成纤维细胞通过转染四种转录因子（Oct3／4、Sox2、c-Myc和K1F4）可以被诱导转变成类似胚胎干细胞的多能性干细胞,称之为诱导型多能干细胞（induced pluripotent stem cell,iPS）,这种多能干细胞在细胞形态、增殖速率、致瘤性、基因表达以及形成嵌合小鼠的能力上与胚胎干细胞有许多相似之处,将来可能成为胚胎干细胞在临床应用中的替代。本文综述了iPS相关的几种转录因子,及其在重编程过程中的作用以及iPS的发展前景。     

iPS细胞的制备者——山中伸弥

iPS细胞是一种通过转入特定基因而将体细胞诱导出来的干细胞,拥有全能性,在治疗器官衰竭或坏死方面具有巨大潜力。2006年,日本科学家山中伸弥首次将小鼠成纤维细胞转入4个转录因子而制备成功iPS细胞,随后利用相似方法还获得人的iPS细胞．证明了这个方法的可行性。iPS细胞的发明从根本上改变了发育生物学领域的研究,为许多疾病的治疗带来了新的希望。通过介绍山申伸弥及iPS细胞的制备过程,对iPS发明历史有一个轮廓性的认识。     

LSD1通过和Oct4/Nanog相互作用调节诱导多能干细胞的形成

将4个转录因子Oct4,Sox2,Klf4和c-Myc转入成纤维细胞可以生成诱导多能干细胞(iPS细胞),转录因子和染色质修饰因子在这个过程中起重要作用。LSD1作为染色质结构的调节因子,在早期胚胎发育和ES细胞分化中发挥着关键作用。为了探索LSD1在iPS细胞产生过程中的作用,首先比较了LSD1蛋白在MEFs和ES细胞中的表达量,然后分别通过在重编程体系中过表达LSD1、加入RNAi和抑制剂的方法探索LSD1的功能,最后用免疫共沉淀的方法初步发现LSD1的作用机制。结果表明,LSD1在ES细胞中的表达量高于MEFs中,过表达LSD1对iPS细胞的形成效率没有影响,而RNAi抑制LSD1的表达和LSD1抑制剂tranylcypromine都能促进iPS细胞的形成。免疫共沉淀实验表明LSD1和Oct4/Nanog有相互作用。这些数据说明LSD1通过和Oct4/Nanog相互作用调控iPS细胞的形成。     

利用piggyBac转座子制备牛成体多能干细胞诱导技术研究

通过逆转录病毒等媒介表达核转录因子Oct4、Sox2、Klf4、c-Myc可将体细胞重编程为诱导多能干细胞(induced pluripotent stem cells, iPSc)。时至今日,已经报道了小鼠、人、大鼠、猪、羊、马、牛的iPS细胞,但大动物iPS的多能性特别是嵌合体形成和生殖细胞传代还没有得到确认。与逆转录病毒等不同的是,piggyBac转座子转染效率高且无病毒源性、操作简单,可以在转座酶的存在下被安全切除。首次尝试了采用piggyBac转座子携带鼠源Oct4、Sox2、Klf4、c-Myc、Rarg和Lrh16个核转录因子诱导胎牛成纤维细胞,成功获得牛类iPS细胞,其形态与小鼠胚胎干细胞相似,克隆边界清晰、呈丘状、克隆内细胞致密、核大。RT-PCR与免疫组织化学染色分析均显示牛类iPS细胞表达多能性基因。该类细胞体外诱导分化可形成类胚体EB,且表达3个胚层的基因;体内诱导分化可形成畸胎瘤,苏木精、伊红染色显示瘤体有三胚层的分化。上述结果显示利用piggyBac转座子制备牛多潜能干细胞诱导技术可行,产生的牛类iPS细胞具有潜在多能性。     

诱导多能干细胞(iPS)的诱导培养与鉴定

通过外源转录调控因子的诱导,使成体细胞重编程为胚胎干细胞(ES细胞)样的多能细胞,这种细胞称为诱导多能干细胞(iPS细胞),这一方法被称为iPS技术。目前,iPS技术已先后在小鼠、人、猕猴、大鼠和猪中成功应用,建立了相应的iPS细胞系,并获得了iPS细胞嵌合小鼠和四倍体克隆小鼠。尽管iPS与ES细胞在形态和生长特性上有许多相同之处,但iPS细胞的建立需要较独特的诱导培养体系和鉴定方法。以下结合近年来iPS技术的发展和本实验室的相关研究,对iPS细胞的建立和培养体系的优化进行了深入探讨。     

体细胞重编程为多能干细胞的研究进展

胚胎干细胞不仅是研究哺乳动物早期胚胎发育、细胞分化、基因表达调控等发育生物学问题的有力工具,还可用于新药评价、细胞治疗等方面的研究.然而,为科学研究而捐献的人类卵子并不能够轻易获得,限制了人类胚胎干细胞相关研究的进展,解决这个问题的理想办法就是找到能够替代胚胎干细胞的其他成体多能细胞.综述了将哺乳动物体细胞诱导为多能干细胞的方法,重点介绍了利用特定的转录因子将体细胞诱导为诱导多能干细胞(induced pluripotent stem cells,iPS细胞)的最新进展,详细阐述了转录因子在诱导细胞重编程过程中发挥的作用,以及iPS细胞筛选与鉴定的方法,并展望了iPS细胞的应用前景.     

诱导多能干细胞及其在神经退行性疾病研究中的应用

用干细胞转录因子OCT4、SOX2、c-MYC和KLF4进行体细胞重编程产生具有胚胎干细胞特性的诱导多能干细胞(iPS细胞)是干细胞研究领域的突破性进展。近年来,iPS细胞的研究从产生方法、重编程机理及实际应用方面不断取得进展。由于iPS细胞的产生可取自体细胞,因而克服了胚胎干细胞应用的伦理学和免疫排斥等缺陷,为iPS细胞的临床应用开辟了广阔的前景。该文将对iPS细胞的产生方法、重编程机理及其在神经性退行性疾病的研究与应用进行文献综述,反映近几年iPS细胞最新研究成果,并阐述了用病人iPS细胞模型探讨帕金森氏病、老年性痴呆症、脊髓侧索硬化症、脊髓肌肉萎缩症及舞蹈症等5种常见神经性退行性疾病发病机理的研究现状。     

2012年第3期《遗传》封面说明

2006年,日本京都大学的Yamanaka研究组在《Cell》上率先报道了利用逆转录病毒感染技术,把转录因子Oct3/4、Sox2、Klf4和cMyc导入胚胎或成年小鼠的成纤维细胞中,诱导出与胚胎干细胞极为相似的多能性干细胞,并将其命名为诱导多能性干细胞(Induced pluripotent stem cells,iPS细胞)。相较于胚胎干细胞,iPS细胞的生产不需要卵母细胞或早期胚胎细胞,因而不涉及胚胎毁损等伦理问题;此外,利用自体来源的iPS细胞进行移植治疗将可避免异体间的免疫排     

iPS细胞研究的新进展及应用

通过导入特定的转录因子可将分化的体细胞重编程为诱导性多能干细胞(Induced pluripotent stem cells,iPS cells),这项技术避免了干细胞研究领域的免疫排斥和伦理道德问题,是生命科学领域的一次巨大革命。与胚胎干细胞(Embryonic stem cells,ES cells)一样,iPS细胞能够自我更新并维持未分化状态,在体内可分化为3个胚层来源的所有细胞,进而参与形成机体所有组织和器官。在体外,iPS细胞可定向诱导分化出多种成熟细胞。因此,iPS细胞在理论研究和临床应用等方面都极具应用价值。文章对iPS细胞诱导的最新研究进展、iPS细胞诱导的不同方法,如何提高iPS细胞的制备效率和安全性,iPS细胞在基础研究以及临床研究等方面的应用进行了全面综述,并探讨了iPS细胞研究领域面临的问题以及该技术在转基因动物研究中的发展前景。     

c-Myc对诱导性多能干细胞的诱导效率及全能性影响的研究

该研究探讨转录因子c—Myc对多能诱导干细胞（inducedpluripotentstemcells,iPS）诱导效率及形成的iPS克隆全能性的影响。将Yam,dnaka四因子（Oct4、Sox2、Klf4和C—Myc,OSKM）和不舍C。Myc的三因子（OSK）病毒分别感染OG2小鼠成纤维细胞（mouseembryofibroblast,MEF）,诱导成为iPSN胞,通过计数iPS克隆形成数目和流式细胞仪分析iPS克隆的绿色荧光蛋白（GFP）阳性比例。比较OSKM和OSK诱导iPS的效率。分别挑取三株OSK和OSKM诱导的iPS克隆,采用荧光定量PCR法、碱性磷酸酶fAP）染色法和免疫荧光法检测iPS克隆的干性相关蛋白的表达;采用畸胎瘤实验、嵌合体形成实验和四倍体补偿实验检测iPS克隆的全能性。结果显示：在该实验室诱导体系里,OSK病毒感染MEF后形成的iPS克隆数目明显增多,GFP阳性克隆的比例增加。OSK和OSKM诱导iPS克隆的干细胞基本特征,包括形态、AP染色、干细胞特异性基因表达、三胚层形成均没有明显差异。然而,OSK诱导iPS克隆在形成嵌合体小鼠的全能性评估实验中的阳性比例高于OSKM克隆,且只有OSK克隆株能够获得生殖系传递小鼠和四倍体补偿小鼠。该研究表明,在实验诱导体系里去除C—Myc的三因子OSK诱导iPS的效率显著高于OSKM四因子,且三因子诱导iPS克隆具有更好的全能性。     

诱导性多潜能干细胞(iPS cells)——现状及前景展望

主要从 iPS细胞发展历程、获得 iPS细胞的几个关键步骤 (如基因导入方式、诱导 iPS细胞所需因子组合与小分子化合物运用和体细胞种类选择等)、病人或疾病特异性 iPS细胞、iPS细胞体内外诱导分化与其衍生物的临床应用和制备无遗传修饰的(genetic modification-free) iPS细胞的可行性与前景等方面对 iPS细胞最新研究进展做评述．日本和美国研究小组先后用4种基因将小鼠(2006年8月)和人(2007年11～12月)的体细胞在体外重编程为诱导性多潜能干细胞(induced pluripotent stem cells,iPS cells),此后在短短两年多时间内,iPS 细胞的研究和关注度呈爆炸式增长．体细胞重编程、去分化和多潜能干细胞来源等一系列热点问题再次成为干细胞和发育生物学等研究的热点和焦点．与胚胎干细胞(embryonic stem cells,ES cells)一样,iPS细胞在体内可分化为3个胚层来源的所有细胞,进而参与形成机体所有组织和器官．迄今,在体外已由 iPS细胞定向诱导分化出功能性的多种成熟细胞．因此,iPS细胞研究不仅具有重要理论意义,而且在再生医学、组织工程和药物发现与评价等方面极具应用价值．