Towards consistent generation of pancreatic lineage progenitors from human pluripotent stem cells

Human pluripotent stem cells can in principle be used as a source of any differentiated cell type for disease modelling, drug screening, toxicology testing or cell replacement therapy. Type I diabetes is considered a major target for stem cell applications due to the shortage of primary human beta cells. Several protocols have been reported for generating pancreatic progenitors by in vitro differentiation of human pluripotent stem cells. Here we first assessed one of these protocols on a panel of pluripotent stem cell lines for capacity to engender glucose sensitive insulin-producing cells after engraftment in immunocompromised mice. We observed variable outcomes with only one cell line showing a low level of glucose response. We, therefore, undertook a systematic comparison of different methods for inducing definitive endoderm and subsequently pancreatic differentiation. Of several protocols tested, we identified a combined approach that robustly generated pancreatic progenitors in vitro from both embryo-derived and induced pluripotent stem cells. These findings suggest that, although there are intrinsic differences in lineage specification propensity between pluripotent stem cell lines, optimal differentiation procedures may consistently direct a substantial fraction of cells into pancreatic specification.     

人胚胎干细胞向内皮祖细胞诱导分化及其应用研究进展

近年来,内皮细胞的应用价值不断提高,应用领域不断拓宽,但其来源有限,成为研究应用的主要障碍.胚胎干细胞在体外可分化为多种组织细胞系,有可能成为获取内皮细胞的另一来源.就人胚胎干细胞向内皮祖细胞分化、分离方法、相关分子机制及内皮祖细胞应用价值等进行阐述,以期能够引起更多的关注,推动其研究的进展.     

胚胎干细胞向肝实质细胞体外定向诱导分化过程中的肝卵圆细胞

如果肝脏严重受损致使肝细胞大部分坏死,或由于某些原因 ( 肝毒性物质、致癌物质的作用 ) 抑制残存肝细胞增殖时,肝内前体／干细胞———肝卵圆细胞便被激活并分化生成肝细胞和胆管细胞等以参与肝修复 . 基于此理论,人们建立了啮齿类动物肝卵圆细胞诱导实验模型 . 但显然上述模型不适用于人类,所以有必要开发一种适用于人类的、高效的肝卵圆细胞的新诱导模型 . 选用小鼠胚胎干细胞,转成拟胚体分化 3 天后分组,诱导组添加肝细胞生长因子 (HGF) 、表皮生长因子 (EGF) 作定向诱导分化 . 其间用免疫细胞化学 (ICC) 检测肝卵圆细胞标志物 A6 等的表达,用流式细胞仪筛选肝卵圆细胞并行 RT-PCR 、透射电镜检测 . 所筛选的肝卵圆细胞进一步体外培养并进行 ICC 和 RT-PCR ,检测其分化生成成熟的肝细胞和胆管细胞的能力 . 研究证实胚胎干细胞体外定向诱导生成肝实质细胞的过程中,存在着有双向分化能力的肝卵圆细胞这个中间分化阶段 . 诱导组肝卵圆细胞分化率均显著地高于对照组,最高时可达 6.11% 左右 . HGF 和 EGF 能显著性诱导胚胎干细胞源性卵圆细胞的生成 . 流式细胞仪筛选 Sca-1+/CD34+ 细胞占总细胞数的 4.59% ,其中 A6 阳性肝卵圆细胞占 90.81% 左右 . 使用流式细胞仪可获得高富集的 A6+/Sca-1+/CD34+ 肝卵圆细胞 . 提供了一种可适用于人类的肝卵圆细胞的新诱导模型 .     

The cellular form of the prion protein guides the differentiation of human embryonic stem cells into neuron-, oligodendrocyte-, and astrocyte-committed lineages

Prion protein, PrP^C, is a glycoprotein that is expressed on the cell surface beginning with the early stages of embryonic stem cell differentiation. Previously, we showed that ectopic expression of PrP^C in human embryonic stem cells (hESCs) triggered differentiation toward endodermal, mesodermal, and ectodermal lineages, whereas silencing of PrP^C suppressed differentiation toward ectodermal but not endodermal or mesodermal lineages. Considering that PrP^C might be involved in controlling the balance between cells of different lineages, the current study was designed to test whether PrP^C controls differentiation of hESCs into cells of neuron-, oligodendrocyte-, and astrocyte-committed lineages. PrP^C was silenced in hESCs cultured under three sets of conditions that were previously shown to induce hESCs differentiation into predominantly neuron-, oligodendrocyte-, and astrocyte-committed lineages. We found that silencing of PrP^C suppressed differentiation toward all three lineages. Similar results were observed in all three protocols, arguing that the effect of PrP^C was independent of differentiation conditions employed. Moreover, switching PrP^C expression during a differentiation time course revealed that silencing PrP^C expression during the very initial stage that corresponds to embryonic bodies has a more significant impact than silencing at later stages of differentiation. The current work illustrates that PrP^C controls differentiation of hESCs toward neuron-, oligodendrocyte-, and astrocyte-committed lineages and is likely involved at the stage of uncommitted neural progenitor cells rather than lineage-committed neural progenitors.     

人胚胎干细胞向神经上皮祖细胞的诱导分化

人胚胎干细胞具有自我更新和多向分化潜能,是研究早期胚胎发育和细胞替代治疗的重要细胞来源.采用一种与小鼠成纤维细胞共培养的方法进行人胚胎干细胞的神经诱导,可产生高纯度的神经上皮祖细胞,其神经上皮特异性基因的表达有一定的时空性;诱导生成的神经上皮祖细胞具有增殖潜能并可分化为神经元和星型胶质细胞,是潜在的神经干细胞.人胚胎干细胞来源的神经上皮祖细胞为研究神经发育和神经诱导提供了新材料,也为神经系统疾病的细胞替代治疗提供了新的细胞来源.     

从人胚胎干细胞畸胎瘤中有效获取间充质干细胞和神经前体细胞

通过人胚胎干细胞(human embryonic stem cells,hESC)体外分化方法和畸胎瘤形成可以分化获得多种成体细胞．但目前尚不清楚是否可以从hESCs畸胎瘤中分离某些特异性细胞．通过体外筛选方法,有效地从hESCs畸胎瘤中分离出神经前体细胞(neural progenitor cells,NPCs)和间充质干细胞(mesenchymal stem cells,MSCs)．这种hESCs畸胎瘤来源的NPCs和MSCs与体内神经前体细胞和间充质干细胞有着相似的分子标记和特性,并具有进一步的分化潜能——分别可以诱导成为神经元、神经胶质细胞、脂肪细胞和骨骼细胞等．根据人胚胎干细胞畸胎瘤中含有不同分化阶段的外胚层、中胚层和内胚层的组织或细胞,认为人胚胎干细胞畸胎瘤可以作为另一个细胞来源以获取多种(包括人胚胎干细胞体外分化难以得到的)各种前体/干细胞和终末分化细胞．     

胚胎干细胞分化为血管内皮细胞的分子调控机制

胚胎干细胞在不同的诱导条件下具有多向分化的潜能,多种胞内外信号途径参与其分化过程的调控。现就胚胎干细胞向血管内皮细胞分化的诱导条件及分子机制做一综述,并阐明不同阶段的内皮前体细胞所表达的不同分子标志,同时提出胚胎干细胞在再生医学中的应用前景。     

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。     

胚胎干细胞向造血干/祖细胞定向诱导分化的研究进展

胚胎干细胞(embryonic stem cell,ES细胞)是指由胚胎内细胞团(inner cell mass,ICM)细胞经体外抑制培养而筛选得到的细胞,具有无限增殖潜能,在体外可以向造血细胞分化,有可能为造血干细胞移植和血细胞输注开辟新的来源．此外,ES细胞向造血干/祖细胞的定向诱导分化也为阐明哺乳动物造血发育的细胞和分子机制提供了良好的体外模型．对ES细胞向造血干/祖细胞定向分化的研究进展进行了综述．     

维持胚胎干细胞多能性的分子机制

胚胎干细胞（ES细胞）来源于早期发育的胚胎,具有分化为任何细胞类型的多能性,因此具有巨大的基础研究及潜在的应用前景.目前认为ES细胞主要通过一些外源性信号分子的作用及某些重要的内源性转录因子的表达共同起作用来达到其维持多能性的目的.外源性信号分子LIF、BMP4以及Wnt等介导的信号传导通路与内源性转录因子Oct4、Nanog、Sox2、FoxD3等共同起作用来抑制那些促进ES细胞分化的基因表达和激活那些有助于维持ES细胞多能性维持的基因表达,进而形成一个相互调控和依存的基因调控网络共同维持ES细胞的多能性.     

胚胎干细胞分化为肝细胞的研究进展

目前 ,细胞移植作为终末期肝病的辅助治疗方法 ,移植的细胞必须满足在受体肝脏中存活、增殖并可分化为成熟肝细胞两个重要条件 ,但目前应用的肝细胞来源有限 ,其功能随着培养时间的延长而逐渐下降等问题限制了这一治疗策略的广泛开展。作为具有发育全能性和无限增殖能力的细胞 ,胚胎干细胞向肝细胞的分化研究近年来引起了广泛的关注 ,并取得了较大的进展 ,寻找合适、高效的分化诱导方法是目前研究的热点之一。胚胎干细胞向肝细胞的分化研究既可以为临床细胞替代治疗提供合适的细胞来源 ,也可以在药物评估和肝脏发育分化基础研究方面起到重要的作用。通过概括肝脏和拟胚体分化发育的分子机制 ,对体外胚胎干细胞向肝细胞分化的几种诱导体系作了介绍 ,并对分化肝细胞的应用前景和存在的问题进行了讨论。